人体对移动通信手机天线辐射特性的影响

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1、摘要随着移动通信技术的发展，手机等移动通信终端设备在公众中的使用己经越来越普及。由于使用时人体处于手机天线的近场区中，会大大影响天线的辐射特性，因此在进行天线设计优化时，必须考虑人体对天线辐射特性的影响。本文建立包含5种生物组织的人体均匀块状电磁模型，不但考虑了头部，还考虑手部和肩部，利用时域有限差分(FDTD)方法在900MHz和1800MHz频率下分析了手机单独存在，包含头部，同时包含头部和手部三种使用状态下五／4单极天线的辐射方向图和输入阻抗，得到了人体不同部位对天线辐射特性的影响。同时考虑到实际使用中手机和头部位置的差异，建立了70个模型，涉及到的倾角从30。到60。，间隔5。

2、，张角从O。到20。，间隔为5。。应用上述模型，分别研究900MHz和1800MHz频率下手机实现最佳功率传输时射频电路的最佳内阻抗。结果表明，在900M．nz和1800MHz频率下，相对手机单独存在的情况，人体头部和手部的加入对手机天线的辐射方向图有较大的影响，并且导致靠近人体一侧手机天线辐射场的明显衰减。扫频计算结果说明人体对于手机天线的输入阻抗也有明显影响，人体的加入显著改变天线的谐振频率和谐振电阻。最后根据功率传输系数的计算结果，我们发现在900MX--Iz频率下手机旋转至倾角60。，张角20。时，手机天线与射频电路达到最佳阻抗匹配，而在1800MHz频率下达到最佳内阻抗时，手

3、机旋转角度为倾角30。，张角20。。关键字：时域有限差分方法单极天线辐射方向图功率传输系数AbstractWiththedevelopmentofthemobilecommunicationtechnology,mobilephonesandothermobilecommunicationterminalsbecomemoreandmorepopularinpublic．Whenantennasaretobedesignedforthemobilephone，itisnecessarytotakeintoaccountthattheantennaisusedwiththepersoni

4、nthenear-fieldregion，whowillsignificantlyaffecttheradiation．Voxelphantomofthehumanbody,includingthehead，theshoulderandthehand，isconstructedbyusing5biologicaltissues．Thepowerpatternandtheinputimpedanceofthe无／4monopoleantennasat900MHzand1800／Vl】--Izareinvestigatedbyapplyingthefinite·differencetime

5、—domaintechniquetothreecombinations，namely,themobilephonealone，themobilephonewiththeheadaddedandthemobilephonewiththeheadandthehand．70modelsarebuiltwithrespecttothevariouspositionsandorientationsofthephonerelativetothehuman．Thetiltinganglechangesfrom30。to60。，withtheintervalof5。．Thesplayingangler

6、angesfrom0。to20。，withtheintervalof5。．Themostappropriatematchingimpedancesforthebestpowertransmissionareobtainedforeachmodelatboth900MHzand1800MHz．Theresultsshowthatashadoweffectinthefar-fieldpatternoccursinthedirectionofthepersonandtheradiationpatternchangesconsiderablyfromthatofthephonealoneatb

7、oth900MHzandl800l、，lHz．Theimpedanceresultsfromthefrequency-scanningcalculationshowobviouschangesintheresonancefrequencyandtheresonanceresistancecausedbythepresenceofthehuman．Accordingtothecomputedpowertransmissioncoefficient