工程硕士学位论文开题报告:基于近场的手机天线测试与SAR测试

来源: www.sblunwen.com 作者:anne 发布时间:2018-04-09 论文字数:0字
论文编号: sb2018040909574320590 论文语言:- 论文类型:-
一、立论依据 课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的、工程应用价值 随着手机等移动通信终端设备的越来越普及,手机用户对移动通信设备工作时产生的电磁辐射对人体健康的影响也
一、立论依据

 

课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的、工程应用价值
   
随着手机等移动通信终端设备的越来越普及,手机用户对移动通信设备工作时产生的电磁辐射对人体健康的影响也越来越重视。通过多年的研究与实践,人们发现手机通信对人体的最直接影响就是:会造成人体局部组织的温度升高,国际上专门定义了一个物理名词SAR(中文翻译为比吸收率)来表征手机辐射对人体健康的影响。目前,为了降低手机辐射对人体的影响,美国、欧盟、中国等许多国家都制定了相应的SAR标准与测试方法。作为一家手机制造企业,为了让自己的产品能顺利进入上述国家的市场,减少手机辐射对人体造成的影响,提高自身产品的品质,自然需要在研发或生产阶段进行SAR测试与监控,保证公司生产的SAR值符合国家、国际标准。但是,按照国际标准组织定义的SAR测试方法与设备要求,SAR测试时间太长(完整测试每台手机的SAR值需要近4个小时)、设备太贵(每套SAR测试设备需要100百多万美元),根本不适合应用于大批量生产手机的生产制造企业,特别是一直缺少资金的中国的广大手机制造企业。因此,寻找一种既能快速完成测试,又较少的费用投入,适用于生产线大量生产的,无需非常精确的相对SAR测试方法是广大手机生产企业的一直以来渴求的。本课题将根据手机天线辐射原理,研究根据IEEE标准规定测试出来的手机SAR值、在天线3D暗室中测试出来的远场的TRP值以及手机在生产线天线测试台中测试出来的近场的TX值,三者数据之间的关系与相关性,建立一个大概的数学模型,然后再根据这个数学模型,根据用仪器测试出来的手机近场TX值,大概的估算出手机的SAR值;然后再用相应的统计学知识,保证用这种方法测试出来的SAR值有一定的准确性与一致性。用此方法,手机制造企业无需大量的资金与设备投入,只需在现有的手机生产测试工序的天线测试工位中,加入SAR测试项就能完成SAR测试与监控,因此既方便省时间、又简单省成本,是一种比较合理、符合当下国内手机制造企业实际情况的SAR测试方法。但由于测试手机的SAR值、TRP值、TX值时,手机天线的工作状态不一样,天线工作时所处的环境也不一样,从理论上讲三者数据之间也没有必然的联系,更没有一一对应的关系,因此用此种方法测试出来的SAR值只是个大概的预估值,不是该台手机的真正SAR值。不过由于影响手机SAR值的一些关键因素如天线型号、天线位置、手机结构件、手机屏幕、PCB形状与尺寸等在手机研发阶段就已经确定下来后,因此每款手机SAR值在手机的研发阶段,我们就可将其详细的精确的测出,这样就不会影响大批量生产时由于测SAR导致影响生产效率。但由于每台手机上的配件有一定的差异性,另外不同批次的配件之间也有差异性,有时这种差异性还很大,因此会造成同一型号的不同手机之间的SAR值不太一样。因此,在手机量产阶段对手机天线的SAR进行快速的、不是非常精确的测试与监控,防止某一批次的手机天线SAR值突然出现大幅度的变化与超标,在手机生产线的测试工位中加入SAR测试与监控非常有必要性。
 
二、文献综述

 

国内外研究现状、发展动态
随着移动通信产品在人们日常生活中越来越流行与普及,人们对移动通信终端工作时产生的辐射对人体的影响也越来越重视。目前,国际上有很多专家学者投入到此领域中,进行研究、分析。由于目前根据CTIA组织定义的SAR测试方法与标准,其自身的测试误差较大,达到20%左右,因此其改进的余地有很多。另外,在移动通信终端产品在大批量生产阶段,完成快速、准确的SAR测试,国内外有很多专家、学者对快速SAR测试进行研究与实验,目前大体形成三种方法:
第一种方案:根据CTIA组织定义的标准,简化SAR测试设备,将SAR测试所有的模拟人体组织液放在一个小得密封的暗室,组织液上放一个移动终端天线。测试时,将移动通信终端放到天线上方。然后用传动器测试人体组织液温度的变化,从而计算出移动通信终端的SAR值。用此方法虽然比CTIA规定的标准,测试时间要短很多,但是在大批量生产时,相对投入设备较贵,测试时间也较长,不是非常经济。
第二种方案:测量移动通信终端产品在自由空间的条件下与在正常通话位置的条件下,移动通信产品天线的TRP值,假设两种条件下测试出来的TRP差值全部被人体所吸收,然后在根据这个差值,根据一定的数学公式与计算方法,演算处移动通信终端的大体SAR值。根据学者的400台手机的实验验证,用此方法计算出来的手机SAR值与真实SAR值之间大约有10-15%之间的误差。用此方法快速估算手机SAR值相对投入设备较少,有一定的可行性。
第三种方案是按照本论文所写的SAR快速计算方法。先在量产手机中,代表性的抽出10台手机,先在生产线中测试出其近场天线的TX值,然后用CTIA标准测试其SAR值。然后,计算TX值与SAR值之间的线性关系,假如其线性关系大于60%,就认为其TX值与SAR值之间有较强相关性,然后再根据近场天线测试出来的SAR值大体估算出其SAR值。此方法虽然精度不是非常高,但是方法简单,投入设备较少,测试时间也很短,但又能实现进行大批量的SAR值变动趋势的监控,因此很适合生产线大批量测试。
 
三、研究内容

 

1.主要研究内容及拟关键技术
1)手机的天线形状对手机SAR值的影响
2)手机近场天线的发射功率值与手机远场的TRP值,及手机的SAR之间的相关性
3)手机的其他部件与结构件对手机天线SAR值的影响。
4)  手机天线测试系统的开发与建立
 
2.拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析
本方案首先先用ADS工具仿真研究影响手机天线SAR值的关键因素与部件,然后根据手机的形状与类型,选择合适的手机天线类型与布局,尽量降低手机的SAR值。定完手机初步天线类型与布局后,根据CTIA的标准测试手机的SAR值,以及选择手机最大SAR值的那个通信信道与通信位置;然后再在手机生产线中,选择SAR值最高的那个信道,进行手机天线近场TX测试。定好手机的最大SAR值的通信信道后,在生产线天线测试工位上生产测试500台手机,然后根据此500台手机的TX值分布,根据高中低选择10台手机。由于TX值的测试要求较高,因此要求测试TX的天线测试台的精度要求也较高,至少测试值在3个西格玛以内。选择处10台手机后,送到实验室,根据CTIA标准测试其SAR值,然后对比此十台手机的SAR值与在天线测试台上测试出来的TX值之间的线性关系与相关性,计算出两者之际的关系ISAR;然后再在此10台手机中,选出一台最接近ISAR值的一台手机作为SAR测试金机,最后根据此金机作为标准计算出该型号手机的最大SAR值,所有超过此SAR值的手机都作为SAR FAIL的手机打下,从而实现对手机SAR值的监控与测试。最后将估算出来的手机SAR送到实验室,根据CTIA标准进行测试,计算出其真正SAR值。比较估算出来的SAR值与实际SAR值之际的误差,再用统计学的方法,确认此方法是否有效以及精确度。
 
3.预期目标
1)保证手机量产阶段,手机天线SAR值批量超标时,能发现并监控改进
2)保证在正常量产阶段中的手机,有3%以上的SAR值超标手机被发现
3)实现在手机进行天线测试时,完成手机天线的SAR测试
 
四、研究基础

 

1.所需工程技术、研究条件
1)需要3D暗室与手机天线测试仪器 一套
2)  需要手机SAR测试系统  一套
3)  需要手机天线测试系统  一套
 
2.所需经费,包含经费来源、开支预算(工程设备、材料须填写名称、规格、数量)
1)  手机天线TRP测试与3D暗室 一套   费用大约100万人民币
2)手机SAR测试系统 一套  费用大约50万美元
3) 手机近场天线测试系统一套 费用大约30万人民币
   上述设备与系统,公司目前已有采购,无需另外在投入与购买。
 

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