專利名稱：局部吸收率測(cè)量設(shè)備和測(cè)量局部吸收率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及局部吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)測(cè)量設(shè)備和在諸如蜂窩式電話之類的小型無(wú)線電設(shè)備中測(cè)量局部吸收率的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，從保護(hù)機(jī)體免遭電磁波損害的角度考慮，以及隨著對(duì)諸如蜂窩式電話之類的便攜式無(wú)線電設(shè)備的需求的迅速擴(kuò)大，全世界都越來(lái)越傾向于約束電磁波的輻射量。尤其是，當(dāng)在用戶的頭部附近，將蜂窩式電話與它們的天線-電磁波生成源一起使用時(shí)，對(duì)人體的有害作用令人關(guān)注，因此，要對(duì)局部吸收率設(shè)置上限值，以便在所有國(guó)家都可以約束和管理它。除此之外，在蜂窩式電話的生產(chǎn)過程中，有必要在出廠之前管理產(chǎn)品的局部吸收率，并需要迅速地和高精度地檢查局部吸收率的測(cè)量設(shè)備。
SAR是人體暴露在電磁波中時(shí)單位重量吸收的功率，并且，日本前郵電部在電信工程委員會(huì)的報(bào)告中，在“利用無(wú)線電波時(shí)對(duì)人體的保護(hù)指南”中指出了指導(dǎo)值，另外，同一報(bào)告中的“涉及在人體的顳部上使用蜂窩式電話終端等的測(cè)量吸收率的方法”指出，可以利用根據(jù)人體模擬出其頭部組織的形狀、尺寸和電特性的人體(人體模型)，以便可以經(jīng)驗(yàn)地觀察到可能出現(xiàn)在人體中的SAR。
一般說來(lái)，利用根據(jù)人體模擬出其頭部的形狀和尺寸，以及其頭部組織的電特性的人體模型可以經(jīng)驗(yàn)地觀察到來(lái)源于便攜式無(wú)線電設(shè)備的用戶的頭部吸收電磁波的推定局部SAR。這里，利用電場(chǎng)探針測(cè)量便攜式無(wú)線電設(shè)備附近，在人體模型內(nèi)激發(fā)的電場(chǎng)的強(qiáng)度分布，以便可以根據(jù)如下表達(dá)式(1)，從其測(cè)量值中計(jì)算出SAR值SAR＝σE2/ρ[W/kg]...(1)這里，σ是人體模型的電導(dǎo)率，和ρ是人體組織的密度。
另外，作為以簡(jiǎn)單方式估計(jì)SAR的方法，人們已經(jīng)提出了根據(jù)人體模型表面上的磁場(chǎng)強(qiáng)度H經(jīng)驗(yàn)地求出局部SAR的方法(例如，N.Kuster和Q.Balzano，“300MHz以上偶極天線附近生物體的能量吸收機(jī)理(Energyabsorption mechanism by biological bodies in the near field of dipoleantennas above 300MHz)”，IEEE Trans.Veh.Tech.，Vol.41，no.1，pp.17-23，F(xiàn)eb.1992)。可以確認(rèn)，按照這種方法，可以將出現(xiàn)在人體表面的局部SAR的分布表達(dá)成如下相關(guān)表達(dá)式(2) 出現(xiàn)在人體模型內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度E和出現(xiàn)在人體模型表示的磁場(chǎng)強(qiáng)度H可能隨便攜式無(wú)線電設(shè)備的發(fā)射輸出、天線的形狀、與人體模型的位置關(guān)系等而改變，因此，利用人體模型評(píng)估局部SAR需要測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度的分布和磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布。
由例如如圖7所示的電場(chǎng)探針62、探針掃描設(shè)備63和人體模型64組成，以便測(cè)量支承件65支承著的便攜式無(wú)線電設(shè)備61的內(nèi)部電場(chǎng)檢測(cè)型設(shè)備傳統(tǒng)上被認(rèn)為是局部SAR測(cè)量設(shè)備。這種設(shè)備使與其它已知方式相比，以最精確方式測(cè)量局部SAR成為可能。
另外，按照現(xiàn)有技術(shù)，無(wú)需利用人體模型，其中例如如圖8所示的電場(chǎng)探針72被固定在局部SAR出現(xiàn)極大值的部分附近、測(cè)量從支承件75支承著的便攜式無(wú)線電設(shè)備71輻射的自由空間中的鄰近電磁場(chǎng)的鄰近電場(chǎng)檢測(cè)型局部SAR測(cè)量設(shè)備被認(rèn)為是另一個(gè)例子。這種設(shè)備具有不進(jìn)行探針掃描的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，使短時(shí)間測(cè)量成為可能，因此，適合于引入大規(guī)模生產(chǎn)過程中。
另外例如日本專利第2737661號(hào)和日本專利第2790103號(hào)公開了根據(jù)從天線輻射的電磁場(chǎng)，檢測(cè)從人體模型表面反射的磁場(chǎng)的鄰近磁場(chǎng)檢測(cè)型設(shè)備的配置。在這種配置中，通過移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)電磁探針，高精度地測(cè)量磁場(chǎng)的分布，并且，根據(jù)測(cè)量的磁場(chǎng)分布，估計(jì)局部SAR。據(jù)此，相對(duì)簡(jiǎn)單的配置就可以估計(jì)局部SAR。
另外，JP-A-11-133079公開了配有如下部件的(電磁波耦合型)電磁耦合設(shè)備的例子對(duì)一組天線收集的電磁場(chǎng)進(jìn)行相位合成的合成器，其中數(shù)個(gè)行波天線位于無(wú)線電波吸收器所處的內(nèi)墻上的屏蔽盒內(nèi)；和讀出相加電磁場(chǎng)作為輻射功率的部件。這種電磁波耦合型設(shè)備使在生產(chǎn)過程中，穩(wěn)定地測(cè)量從作為待測(cè)對(duì)象的便攜式無(wú)線電設(shè)備天線輻射的電磁波成為可能。
但是，按照現(xiàn)有技術(shù)，在上述內(nèi)部電場(chǎng)檢測(cè)型、鄰近電場(chǎng)檢測(cè)型和鄰近磁場(chǎng)檢測(cè)型局部SAR測(cè)量設(shè)備中存在這樣的問題，即由于必須測(cè)量人體模型的局部SAR值，探針構(gòu)件處在天線的極近處，因此，由于作為待測(cè)對(duì)象的便攜式無(wú)線電設(shè)備的位置和放置方式，以及天線的位置和方向，測(cè)量數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)偏差。
這里，將在天線極近處場(chǎng)的SAR測(cè)量中測(cè)量數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)偏差的主要原因描述如下。圖9是示出從用作天線的最基本單元的微型偶極天線輻射的電磁場(chǎng)的分量的圖形。當(dāng)將微型偶極天線的波源設(shè)置成原點(diǎn)時(shí)，遠(yuǎn)離原點(diǎn)的距離為R的位置C的電磁場(chǎng)可以表達(dá)成如下表達(dá)式(3)-(7) E＝0...(5)HR＝Hθ＝0...(6) 這里，λ是波長(zhǎng)，k是波數(shù)，I是經(jīng)過微型偶極天線的電流，L是微型偶極天線的長(zhǎng)度，ε是傳播空間的介電常數(shù)，μ是傳播空間的磁電率。
按照上面表達(dá)式，隨著從天線輻射的電磁場(chǎng)越來(lái)越遠(yuǎn)離天線鄰近區(qū)，與距離R成反比的分量(徑向電磁場(chǎng))起主導(dǎo)作用，而與距離的平方成反比的項(xiàng)(感應(yīng)場(chǎng))和與距離的立方成反比的項(xiàng)(準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng))在距離R小的地方起主導(dǎo)作用。因此，在籠統(tǒng)管理電磁場(chǎng)的情況下，以各個(gè)區(qū)域相互分開的方式，將準(zhǔn)靜態(tài)電場(chǎng)分量起主導(dǎo)作用、與天線相距約λ/100內(nèi)的區(qū)域被稱為極近場(chǎng)，將輻射電磁場(chǎng)分量起主導(dǎo)作用、與天線相距約5λ之外的區(qū)域被稱為遠(yuǎn)程場(chǎng)，而將兩者之間的區(qū)域被稱為菲涅耳(Fresnel)區(qū)。
在與天線相距約λ/100內(nèi)的極近場(chǎng)中，與距離的立方成反比的準(zhǔn)靜態(tài)電場(chǎng)分量起主導(dǎo)作用，因此，當(dāng)在這樣的區(qū)域中測(cè)量時(shí)，存在相對(duì)位置的極微小差異就可能引起電磁場(chǎng)測(cè)量誤差很大的問題。
一般用在蜂窩式電話系統(tǒng)中的800MHz頻帶中的頻率的λ/100大約相當(dāng)于0.4cm。在圖7的內(nèi)部電場(chǎng)檢測(cè)型設(shè)備和圖8的鄰近電場(chǎng)檢測(cè)型設(shè)備中和在鄰近磁場(chǎng)檢測(cè)型局部SAR測(cè)量設(shè)備中，為了測(cè)量局部SAR，探針構(gòu)件就處在這樣的極近場(chǎng)中。這是因?yàn)樵趯?shí)際使用狀況下便攜式無(wú)線電設(shè)備的機(jī)身和天線就在人體的極近處使用，因此，當(dāng)人體模型的表面與電磁場(chǎng)的生成源非常接近時(shí)，必須評(píng)估局部SAR。另外，從天線輻射的電磁場(chǎng)在人體模型的表面上引起感應(yīng)電流，和這個(gè)電流在人體模型內(nèi)部以次級(jí)方式生成電場(chǎng)，因此，有必要測(cè)量人體模型表面附近的電磁場(chǎng)，以便測(cè)量這個(gè)次級(jí)電場(chǎng)，于是，要在極近場(chǎng)中進(jìn)行測(cè)量。
在圖7的內(nèi)部電場(chǎng)檢測(cè)型設(shè)備中，位置精度通過利用工業(yè)機(jī)器人等的探針掃描設(shè)備來(lái)保證，以便降低位置精度差引起的測(cè)量誤差，同時(shí)，在局部SAR變成極大的區(qū)域中掃描多于一個(gè)的位置，從而提高測(cè)量精度。但是，在這種配置中，為了提高測(cè)量精度，測(cè)量位置越多，測(cè)量所花費(fèi)的時(shí)間就越長(zhǎng)，這不適合應(yīng)用在大規(guī)模生產(chǎn)過程中。
另外，在圖8的鄰近電場(chǎng)檢測(cè)型設(shè)備中、以及在日本專利第2737661號(hào)和日本專利2790103號(hào)所述的鄰近磁場(chǎng)檢測(cè)型設(shè)備中，存在這樣的問題，盡管通常只測(cè)量一個(gè)地方，縮短了測(cè)量時(shí)間，但是，由于測(cè)量位置的移動(dòng)引起或天線的輻射模式的微小差異引起的出現(xiàn)在測(cè)量結(jié)果中的誤差，難以保證測(cè)量精度。
另外，在JP-A-11-133079中描述的電磁波耦合型設(shè)備用于測(cè)量與作為待測(cè)對(duì)象的天線相距很遠(yuǎn)的遠(yuǎn)程場(chǎng)中的電磁場(chǎng)，因此，難以將這種設(shè)備用于天線附近的SAR測(cè)量。
本發(fā)明就是在考慮了上述情況之后作出的，本發(fā)明的目的是提供局部SAR測(cè)量設(shè)備和可以沿著諸如蜂窩式電話之類的小型無(wú)線電設(shè)備的生產(chǎn)線短時(shí)間內(nèi)高精度地評(píng)估局部SAR的方法。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的局部SAR測(cè)量設(shè)備配有數(shù)個(gè)電磁探針，用于測(cè)量從無(wú)線電設(shè)備輻射的電磁波在菲涅耳區(qū)中的電磁場(chǎng)電平(electromagnetic fieldlevel)；信號(hào)處理部分，用于處理電磁探針獲得的電磁場(chǎng)電平；和位置調(diào)整器，用于調(diào)整上述探針和無(wú)線電設(shè)備之間的相對(duì)位置關(guān)系，其特征在于，在電磁探針中分別測(cè)量其局部SAR值事先知道的基準(zhǔn)無(wú)線電設(shè)備和作為待測(cè)對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的電磁場(chǎng)電平，和在上述信號(hào)處理部分中，利用SAR值與電磁場(chǎng)電平成正比的關(guān)系，通過估計(jì)從事先知道的基準(zhǔn)無(wú)線電設(shè)備的局部SAR值中求出作為待測(cè)對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的局部SAR值。
在上述配置中，在遠(yuǎn)離無(wú)線電設(shè)備天線附近的極近場(chǎng)的菲涅耳區(qū)中測(cè)量電磁場(chǎng)電平，以便利用與局部SAR值已知的基準(zhǔn)無(wú)線電設(shè)備之間的正比關(guān)系，通過運(yùn)算可以估計(jì)出局部SAR值，從而，可以沿著制造諸如蜂窩式電話之類的便攜式無(wú)線電設(shè)備的生產(chǎn)線，通過評(píng)估，短時(shí)間內(nèi)高精度地求出作為待測(cè)對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的局部SAR。因此，可以在短時(shí)間內(nèi)，沿著生產(chǎn)線對(duì)大量無(wú)線電設(shè)備的局部SAR值進(jìn)行測(cè)量。
另外，局部SAR測(cè)量設(shè)備的特征在于，位置調(diào)整器通過按照上述無(wú)線電設(shè)備的電磁場(chǎng)輻射模式(pattern)，至少移動(dòng)上述電磁探針和無(wú)線電設(shè)備之一，調(diào)整兩者之間的相對(duì)位置關(guān)系。
在上述配置中，可以按照從無(wú)線電設(shè)備輻射的電磁場(chǎng)的輻射模式，將測(cè)量電磁場(chǎng)電平的位置調(diào)整成最佳位置，從而，可以高精度地進(jìn)行測(cè)量。
另外，局部SAR測(cè)量設(shè)備的特征在于，在按照傳輸頻率，存在多于一個(gè)來(lái)自上述無(wú)線電設(shè)備的電磁場(chǎng)輻射模式的情況下，位置調(diào)整器通過傳輸頻率至少移動(dòng)電磁探針和無(wú)線電設(shè)備之一，以便改變兩者之間的相對(duì)位置關(guān)系。
在上述配置中，可以按照隨傳輸頻率而不同的電磁場(chǎng)輻射模式，將測(cè)量電磁場(chǎng)電平的位置調(diào)整成最佳位置，以便當(dāng)測(cè)量使用多個(gè)頻帶的無(wú)線電設(shè)備等時(shí)，在每個(gè)頻帶中都可以高精度地進(jìn)行測(cè)量。
本發(fā)明的局部SAR測(cè)量方法的特征在于，含有如下步驟在從無(wú)線電設(shè)備輻射的電磁波的菲涅耳區(qū)中測(cè)量其局部SAR值事先知道的基準(zhǔn)無(wú)線電設(shè)備的電磁場(chǎng)電平；在從無(wú)線電設(shè)備輻射的電磁波的菲涅耳區(qū)中測(cè)量作為待測(cè)對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的電磁場(chǎng)電平；和利用SAR值與電磁場(chǎng)電平成正比的關(guān)系，根據(jù)上述測(cè)量的電磁場(chǎng)電平，通過估計(jì)從事先知道的基準(zhǔn)無(wú)線電設(shè)備的局部SAR值中求出作為待測(cè)對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的局部SAR值。
按照上述過程，可以沿著制造諸如蜂窩式電話之類的小型便攜式無(wú)線電設(shè)備的生產(chǎn)線，通過評(píng)估，短時(shí)間內(nèi)高精度地求出作為待測(cè)對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的局部SAR。
另外，局部SAR測(cè)量方法的特征在于，進(jìn)一步含有如下步驟在按照傳輸頻率，存在多于一個(gè)來(lái)自無(wú)線電設(shè)備的電磁場(chǎng)輻射模式的情況下，通過至少移動(dòng)按照傳輸頻率測(cè)量上述電磁場(chǎng)電平的電磁探針和上述無(wú)線電設(shè)備之一，改變兩者之間的相對(duì)位置關(guān)系。
在上述過程，可以按照隨傳輸頻率而不同的電磁場(chǎng)輻射模式，將測(cè)量電磁場(chǎng)電平的位置調(diào)整成最佳位置，以便當(dāng)測(cè)量使用多個(gè)頻帶的無(wú)線電設(shè)備等時(shí)，在每個(gè)頻帶中都可以高精度地進(jìn)行測(cè)量。


圖1是示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的局部SAR測(cè)量設(shè)備的配置的圖形；圖2是示出將電從無(wú)線電電路加到蜂窩式電話的天線上的方式的概念圖；圖3是示出利用本實(shí)施例的局部SAR測(cè)量設(shè)備估計(jì)待測(cè)蜂窩式電話的局部SAR的過程的流程圖；圖4是示出電磁探針的位置和電磁波輻射的方向之間的關(guān)系的圖形；圖5是示出在利用本實(shí)施例的局部SAR測(cè)量設(shè)備，在具有電磁場(chǎng)輻射模式極大方向的位置中進(jìn)行測(cè)量的情況下，接收功率和局部SAR之間的相關(guān)數(shù)據(jù)的特性曲線圖；圖6是示出在利用本實(shí)施例的局部SAR測(cè)量設(shè)備，在與具有電磁場(chǎng)輻射模式極大方向的位置偏移了60mm的位置中進(jìn)行測(cè)量的情況下，接收功率和局部SAR之間的相關(guān)數(shù)據(jù)的特性曲線圖；圖7是示出按照現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)部電場(chǎng)檢測(cè)型SAR測(cè)量設(shè)備的配置的圖形；圖8是示出按照現(xiàn)有技術(shù)的鄰近電場(chǎng)檢測(cè)型SAR測(cè)量設(shè)備的配置的圖形；知圖9是示出從微型偶極天線輻射的電磁場(chǎng)的分量的圖形。
這里，有關(guān)圖中的符號(hào)，1表示電磁探針，2表示合成器，3表示信號(hào)處理部分，11表示蜂窩式電話的機(jī)身，12表示蜂窩式電話的天線，13表示無(wú)線電電路，14、14a和14b表示電磁場(chǎng)輻射模式，15表示探針移動(dòng)部分。
具體實(shí)施例方式
下文參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
本實(shí)施例示出了作為在小型無(wú)線電設(shè)備中測(cè)量局部SAR的設(shè)備、沿著蜂窩式電話的生產(chǎn)線，根據(jù)在天線附近的接收功率的度量，估計(jì)局部SAR的局部SAR測(cè)量設(shè)備的配置和操作的例子。
首先，描述按照本實(shí)施例測(cè)量局部SAR的方法的概況。
在生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)相同的大量產(chǎn)品的地方，譬如，在蜂窩式電話的生產(chǎn)過程中，在可以為一個(gè)蜂窩式電話求出局部SAR的值的情況下，通過了解造成差異的因素和通過進(jìn)行相對(duì)比較，可以估計(jì)另一個(gè)產(chǎn)品的局部SAR值。因此，首先參照?qǐng)D2描述所生產(chǎn)的蜂窩式電話之間造成差異的因素。
圖2是示出將電從無(wú)線電電路加到蜂窩式電話的天線上的方式的概念圖，蜂窩式電話的天線由天線單元91、匹配電路92和發(fā)送器93組成。天線的等效電路包括匹配電路92，并且受發(fā)送器93中含有內(nèi)部阻抗Zg的電源Vg激勵(lì)。倘若天線單元91從輸入端看過去的輸入阻抗Zin與電源的內(nèi)部阻抗Zg相互共軛匹配，那么，得出Zin＝Zg*。這里，(*)表示復(fù)共軛。
在這種狀況下，將供應(yīng)給天線單元91的輸入功率Pin表達(dá)成如下表達(dá)式8)Pin=12Re[ZinI1I1*]···(8)]]>這里，I1是流過天線單元91的電流，被表達(dá)成I1＝Vg/(Zg+Zin)。
另外，輸入到天線的所有功率都是從電源Vg供應(yīng)的，因此，應(yīng)用如下表達(dá)式(9)和(10)Pin=12|Vg|2Re(Zin)|Zg+Zin|2=Pav·S···(9)]]>Pav=|Vg|28Re(Zg)···(10)]]>這里，Re(X)表示X的實(shí)部，和Pin表示電源的可用功率。另外，S表示供應(yīng)給天線的功率與電源的可用功率之比，在共軛匹配的狀況下，S＝1。
另外，從天線輻射到空間的功率Pr用如下表達(dá)式(11)表達(dá)Pr＝Pav-(Pa+Pc+Pm)...(11)在上面表達(dá)式中，Pa是形成天線單元91的金屬線的高頻電阻(highfrequency resistance)引起的功率損耗，Pc是匹配電路的損耗電阻引起的功率損耗，和Pm是由于阻抗(impedance)失配造成的功率損耗，并且表達(dá)成Pm＝(1-S)Pavo根據(jù)這些表達(dá)式引入如下表達(dá)式(12)Pr=12Re[ZinI1I1*]-(Pa+Pc)···(12)]]>當(dāng)考慮在生產(chǎn)過程中造成產(chǎn)品之間的差異的因素時(shí)，Pc和Pa被當(dāng)作造成產(chǎn)品之間的差異的微小因素。因此，造成所生產(chǎn)產(chǎn)品之間的差異的最主要因素被認(rèn)為是由于發(fā)送器內(nèi)各部件之間的差異和各部件的調(diào)整造成的差異而出現(xiàn)的電源的可用功率的偏差。因此，導(dǎo)出輻射到天線空間的功率Pr和天線單元中的電流I1之間的用如下表達(dá)式(13)表達(dá)的關(guān)系Pr∝12Re[ZinI1I1*]···(13)]]>天線單元中的電流I1在它自己附近生成磁場(chǎng)H，按照安培定律，電流和磁場(chǎng)的關(guān)系是H∝I。這里，只要天線單元的結(jié)構(gòu)和電流的分布形式不發(fā)生變化，出現(xiàn)在附近的磁場(chǎng)的分布形式也不會(huì)發(fā)生變化。因此，導(dǎo)出如下表達(dá)式(14)Pr∝H2...(14)然后，從上述表達(dá)式(7)和(14)中得出如下表達(dá)式(15)中的關(guān)系；SAR∝Rr...(15)也就是說，在在天線單元的結(jié)構(gòu)和電流的分布形式不發(fā)生變化的狀況下控制輻射功率Pr的情況下，可以控制局部SAR的偏差。
盡管輻射功率Pr被求出來(lái)作為遠(yuǎn)程場(chǎng)中輻射方向的總強(qiáng)度，但是，為了在實(shí)際生產(chǎn)過程中測(cè)量遠(yuǎn)程場(chǎng)，在測(cè)量設(shè)備中大空間是不可避免的，而這是不可行的。因此，大量電磁探針可能位于比極近場(chǎng)更易于保證高測(cè)量精度的菲涅耳區(qū)中，以便可以接收到一部分輻射功率Pr。
為了使電磁探針的接收電平(level)Px和輻射功率Pr存在高度相關(guān)性，如JP-A-11-133079中的電磁波耦合設(shè)備所示，放置數(shù)個(gè)電磁探針和合成各個(gè)電磁探針的功率的技術(shù)是有用的。但是，為了進(jìn)行更高精度的測(cè)量，必須將電磁探針放在輻射功率變成極大的方向，否者在接收電平Px和輻射功率Pr之間不能保證高度相關(guān)性，造成無(wú)法以能夠控制局部SAR的高精度進(jìn)行測(cè)量。
通過在考慮到上面的描述的情況下認(rèn)真檢查，本發(fā)明人設(shè)計(jì)出這樣的布局可以測(cè)量可能相對(duì)高精度地測(cè)量電磁場(chǎng)電平的菲涅耳區(qū)中的電磁場(chǎng)電平，取代極近場(chǎng)中的電磁場(chǎng)電平，和在測(cè)量諸如蜂窩式電話之類的小型無(wú)線電設(shè)備中的局部SAR的時(shí)候，電磁探針可以位于輻射功率變成極大的方向。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)可能在短時(shí)間內(nèi)高精度地估計(jì)局部SAR的局部SAR測(cè)量設(shè)備，以便可沿著生產(chǎn)線應(yīng)用。
按照本發(fā)明，配備了兩個(gè)或更多個(gè)電磁探針、合成各個(gè)電磁探針測(cè)量的電平和讀出結(jié)果作為電磁場(chǎng)電平的部分和改變電磁探針和作為待測(cè)對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備之間的相對(duì)位置關(guān)系的部分，從而，可以沿著輻射功率極大的方向測(cè)量接收功率電平，并且，作為接收功率電平Px和其局部SAR值事先知道的基準(zhǔn)無(wú)線電設(shè)備的接收功率電平P0之間的相對(duì)比較的結(jié)果，估計(jì)出作為待測(cè)對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的局部SAR值。
圖1是示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的局部SAR測(cè)量設(shè)備的配置的圖形。
局部SAR測(cè)量設(shè)備包括電磁探針1、合成器2和信號(hào)處理部分3，以便測(cè)量從作為待測(cè)對(duì)象的蜂窩式電話的蜂窩式電話天線12輻射的電磁波。蜂窩式電話天線12與蜂窩式電話的機(jī)身11內(nèi)的無(wú)線電路13連接，以便從無(wú)線電路13供應(yīng)傳輸功率。
電磁探針1由檢測(cè)電磁波的天線構(gòu)成例如微型偶極天線、微型單極天線、簡(jiǎn)正模螺旋天線或倒F形天線可以用作電場(chǎng)檢測(cè)型天線。另外，微型回路天線、屏蔽回路天線、隙縫天線等可以用作磁場(chǎng)檢測(cè)型天線?？蛇x地，也可以使用排列著數(shù)個(gè)天線單元的行波天線等。在本實(shí)施例中，配備了多于一個(gè)的電磁探針1，圖1示出了與蜂窩式電話天線12的電磁輻射模式14相對(duì)應(yīng)配備了兩個(gè)電磁探針的例子。
合成器2合成電磁探針1檢測(cè)的電磁波的接收功率。通過利用例如數(shù)個(gè)合成由兩個(gè)電磁探針1接收到的功率的雙信號(hào)耦合器，組合競(jìng)賽圖(tournament diagram)中的輸入和輸出，可以合成數(shù)量是2的倍數(shù)的電磁探針1接收到的功率。
在本實(shí)施例中，將作為待測(cè)設(shè)備的蜂窩式電話的接收功率與其局部SAR值事先知道的基準(zhǔn)蜂窩式電話的接收功率相比較，從而，估計(jì)出待測(cè)設(shè)備中的局部SAR值。在例如當(dāng)基準(zhǔn)蜂窩式電話的接收功率是P0和測(cè)量作為待測(cè)對(duì)象的蜂窩式電話的接收功率是Px時(shí)，局部SAR值是SAR0的情況下，此時(shí)可以從上述表達(dá)式(15)中求出如下表達(dá)式(16)中的局部SAR值SARxSARx=SAR0×PxP0···(16)]]>數(shù)個(gè)電磁探針1全部位于相對(duì)于蜂窩式電話的機(jī)身11，處在菲涅耳區(qū)中的位置。菲涅耳區(qū)中的數(shù)個(gè)電磁探針1接收從蜂窩式電話天線12輻射的傳輸功率。合成器2將各個(gè)電磁探針1接收到的、基于來(lái)自蜂窩式電話的電磁波的接收功率合成成輸出功率，然后將輸出功率輸入信號(hào)處理部分3中，以便進(jìn)行與局部SAR的估計(jì)有關(guān)的處理。
這里，菲涅耳區(qū)是來(lái)自電磁波輻射源的輻射電磁場(chǎng)分量起主導(dǎo)作用的區(qū)域中，與距離成反比的輻射電磁場(chǎng)分量，或與距離的立方成反比的準(zhǔn)靜態(tài)電場(chǎng)分量不起主導(dǎo)作用的區(qū)域；是與距離的平方成反比的感應(yīng)電磁場(chǎng)分量基本上起主導(dǎo)作用的區(qū)域；和包括與電磁波輻射源的距離在大約λ/100到5λ范圍內(nèi)的點(diǎn)的區(qū)域。
在蜂窩式電話的傳輸頻率是例如800MHz頻帶的情況下，它的波長(zhǎng)約38cm，因此，菲涅耳區(qū)包括與蜂窩式電話天線12的距離在大約0.38cm到190cm范圍內(nèi)的點(diǎn)。另外，在蜂窩式電話的傳輸頻率是例如1.5GHz頻帶的情況下，波長(zhǎng)變成約20cm，和菲涅耳區(qū)包括與蜂窩式電話天線12的距離在大約0.2cm到100cm范圍內(nèi)的點(diǎn)。
在如圖1所示的例子中，假設(shè)了800MHz頻帶和1.5GHz頻帶兩者都作為使用頻帶，用于作為待測(cè)對(duì)象的蜂窩式電話的情況，因此，數(shù)個(gè)電磁探針1位于與蜂窩式電話天線12相距1cm到5cm的位置上。兩個(gè)電磁探針1位于比遠(yuǎn)程場(chǎng)更接近天線的區(qū)域中，從而，可以形成尺寸約20cm×20cm×50cm的整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，因此，縮小了測(cè)量設(shè)備獨(dú)占的空間，使得該測(cè)量設(shè)備可應(yīng)用于生產(chǎn)線。
為了使合成電磁探針1接收的各自輸出獲得的接收功率Px盡可能地接近輻射功率Pr，最好將電磁探針1定位在電磁波輻射模式14極大的方向。從如表達(dá)式(3)到(7)所示的從微型偶極天線輻射的電磁場(chǎng)分量中可清楚看出，菲涅耳區(qū)中的電磁場(chǎng)輻射模式不必與遠(yuǎn)程場(chǎng)中的電磁場(chǎng)輻射模式一致。但是，菲涅耳區(qū)中的電磁場(chǎng)輻射模式比極近場(chǎng)更接近遠(yuǎn)程場(chǎng)中的電磁場(chǎng)輻射模式，并且，距離越遠(yuǎn)，最大輻射方向就越一致。于是，與極近場(chǎng)中的測(cè)量不同，通過沿著電磁波輻射模式極大的方向放置電磁探針1，可以在菲涅耳區(qū)中進(jìn)行穩(wěn)定測(cè)量。
另外，本實(shí)施例的局部SAR測(cè)量設(shè)備配有探針移動(dòng)部分15，作為通過改變電磁探針1和蜂窩式電話的機(jī)身11之間的相對(duì)位置關(guān)系，調(diào)整位置的位置調(diào)整器?？梢允褂靡耘c這個(gè)探針移動(dòng)部分15相同的方式，相對(duì)于蜂窩式電話的固定機(jī)身11分別移動(dòng)兩個(gè)電磁探針1的位置調(diào)整器，除此之外，可以使用以平行的方式，沿著相同方向同時(shí)移動(dòng)數(shù)個(gè)電磁探針1的部分。并且，可以固定兩個(gè)電磁探針1，作為以平行方式移動(dòng)蜂窩式電話的機(jī)身11的構(gòu)件。
如上所述的位置調(diào)整器可以用這樣的配置實(shí)現(xiàn)例如數(shù)個(gè)電磁探針1沿著圓形或長(zhǎng)方形的周邊方向整體地處在以圓形或長(zhǎng)方形形成的框架中，和蜂窩式電話的機(jī)身11處在這個(gè)框架的中心，以便可以左右移動(dòng)整個(gè)框架或蜂窩式電話的機(jī)身11。另外，支承著例如蜂窩式電話的機(jī)身11的可動(dòng)支承件被配置成通過計(jì)算機(jī)控制可以自動(dòng)移動(dòng)可動(dòng)支承件的位置，從而可以使整個(gè)測(cè)量任務(wù)自動(dòng)化。
這里，不必使每個(gè)電磁探針1處在與蜂窩式電話的機(jī)身11等距離的位置上或與蜂窩式電話的機(jī)身11平行，只要求每個(gè)蜂窩式電話1處在菲涅耳區(qū)的范圍內(nèi)，以便按照電磁場(chǎng)輻射模式14的形式處在最佳位置或最佳方向上。
接著，參照?qǐng)D3的流程圖，描述利用本實(shí)施例的局部SAR測(cè)量設(shè)備估計(jì)待測(cè)蜂窩式電話的局部SAR的過程。在圖3中，圖1的設(shè)備執(zhí)行虛線圍起來(lái)的過程。
首先，在步驟S31中，利用例如具有高測(cè)量精度(例如長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間)的如圖7所示的內(nèi)部電場(chǎng)檢測(cè)型測(cè)量設(shè)備測(cè)量SAR0-作為基準(zhǔn)(基準(zhǔn)便攜式無(wú)線電設(shè)備)的蜂窩式電話的局部SAR值。這里，一般說來(lái)，對(duì)于每個(gè)頻帶，局部SAR是不同的，因此，在存在多于一個(gè)的頻帶供作為待測(cè)對(duì)象的蜂窩式電話使用的情況下，對(duì)每個(gè)頻帶進(jìn)行測(cè)量。
接著，在步驟S32中，利用圖1的局部SAR測(cè)量設(shè)備測(cè)量基準(zhǔn)蜂窩式電話(基準(zhǔn)便攜式無(wú)線電設(shè)備)的接收功率P0。此時(shí)，局部SAR測(cè)量設(shè)備的電磁探針1和蜂窩式電話的機(jī)身11之間的相對(duì)位置關(guān)系事先得到調(diào)整，以便測(cè)量接收功率P0造成的差異變得盡可能地小。
隨后，在步驟S33中，測(cè)量待測(cè)蜂窩式電話(待測(cè)便攜式無(wú)線電設(shè)備)的接收功率Px。此時(shí)，在多于一個(gè)的頻帶用于待測(cè)蜂窩式電話的情況下，對(duì)每個(gè)頻帶測(cè)量接收功率Px。然后，在步驟S34中，將分別為基準(zhǔn)蜂窩式電話和待測(cè)蜂窩式電話測(cè)量的接收功率P0和Px代入表達(dá)式(16)中，以便通過計(jì)算，求出作為待測(cè)蜂窩式電話的局部SAR值的SARx。然后，在步驟S35中，確認(rèn)是否存在接著要測(cè)量的蜂窩式電話，并且，在存在另一個(gè)待測(cè)蜂窩式電話的情況下，重復(fù)步驟S33和S34的過程。
上述過程使在極短時(shí)間內(nèi)測(cè)量待測(cè)蜂窩式電話的接收功率Px成為可能，因此，可以在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量大量待測(cè)蜂窩式電話。
圖4是示出電磁探針1的位置和電磁波輻射的方向之間的關(guān)系的圖形，它示出了蜂窩式電話天線12生成兩種不同電磁輻射模式14a和14b的方式。在許多情況下，取決于蜂窩式電話的傳輸頻帶、蜂窩式電話的機(jī)身長(zhǎng)度和天線的長(zhǎng)度等，蜂窩式電話生成的電磁場(chǎng)輻射模式具有各種各樣的形式。在蜂窩式電話使用例如兩個(gè)頻帶的情況下，一個(gè)天線用于相互完全不同的兩個(gè)頻帶，譬如，800MHz頻帶和1.5MHz頻帶。在這樣的情況下，對(duì)于800MHz頻帶，出現(xiàn)例如如虛線所示的電磁場(chǎng)輻射模式14a，和對(duì)于1.5MHz頻帶，出現(xiàn)如實(shí)線所示的電磁場(chǎng)輻射模式14b，它們的形式是不同的。
在圖4中，在電磁探針1的位置在點(diǎn)A的情況下，可以獲得電磁場(chǎng)輻射模式14a的穩(wěn)定接收功率，但在零點(diǎn)附近觀察電磁場(chǎng)輻射模式14b，提供低的接收電平，并且，由于位置等的移動(dòng)，預(yù)計(jì)測(cè)量的可重復(fù)性變差。相反，在電磁探針1的位置在點(diǎn)B的情況下，可以獲得電磁場(chǎng)輻射模式14b的穩(wěn)定接收功率，但在零點(diǎn)附近觀察電磁場(chǎng)輻射模式14a，提供低的接收電平和差的測(cè)量可重復(fù)性。此外，在電磁探針1的位置在點(diǎn)C的情況下，對(duì)于電磁場(chǎng)輻射模式14a和14b的每一個(gè)，預(yù)計(jì)測(cè)量的可重復(fù)性都變差。由于上面的原因，在測(cè)量基準(zhǔn)蜂窩式電話和待測(cè)蜂窩式電話每一個(gè)輻射電磁場(chǎng)的接收功率的時(shí)候，電磁探針1的位置變得至關(guān)重要。在下文中，根據(jù)通過實(shí)際測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)的例子作出描述。
圖5是示出利用如圖1所示的本實(shí)施例的局部SAR測(cè)量設(shè)備測(cè)量的接收功率和局部SAR之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)的例子。生產(chǎn)成具有相同結(jié)構(gòu)的二十個(gè)產(chǎn)品用作待測(cè)蜂窩式電話，為了使相關(guān)性易于理解，有意使發(fā)送器的可用功率相差大約±1.5dB。圖5的縱軸表示利用如圖7所示的基于現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)量設(shè)備測(cè)量的局部SAR的數(shù)據(jù)，和橫軸表示通過本實(shí)施例的局部SAR測(cè)量設(shè)備測(cè)量的接收功率的值。這里，蜂窩式電話11的位置被調(diào)整成電磁探針1位于電磁場(chǎng)輻射模式14極大的方向。
從圖5的相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，接收功率和局部SAR成正比關(guān)系，因此，從接收功率的測(cè)量值中可以估計(jì)出局部SAR。在本例的數(shù)據(jù)中，接收功率和局部SAR之間的相關(guān)系數(shù)是0.94，呈現(xiàn)出足以在大規(guī)模生產(chǎn)過程中容易估計(jì)局部SAR的精度。
另一方面，圖6是示出在當(dāng)利用如圖1所示的本實(shí)施例的局部SAR測(cè)量設(shè)備時(shí)，待測(cè)蜂窩式電話的位置相對(duì)于電磁場(chǎng)輻射模式14極大的方向中的位置偏移了60mm情況下，接收功率Px和局部SAR之間的相關(guān)性的數(shù)據(jù)的例子。在本例中，盡管用于測(cè)量的蜂窩式電話和局部SAR值與圖5的情況相同，但由于電磁探針1相對(duì)于待測(cè)蜂窩式電話的位置偏移了電磁場(chǎng)輻射模式14最大的方向，接收電平極低。并且，局部SAR值隨接收功率而不同，表明相關(guān)系數(shù)低至0.53，可以看出，不能獲得足以測(cè)量局部SAR的精度。
這樣，電磁探針1和蜂窩式電話的機(jī)身11之間，以及電磁探針1和蜂窩式電話天線12之間的相對(duì)位置關(guān)系的最佳選擇是高精度估計(jì)局部SAR所不可缺少的。為了確定最佳位置關(guān)系，事先測(cè)量例如其局部SAR值事先知道的多于一個(gè)的基準(zhǔn)蜂窩式電話，并且，可以檢查如圖5所示，相關(guān)性變高的位置關(guān)系。然后，根據(jù)這個(gè)最佳設(shè)置值，通過諸如探針移動(dòng)部分15之類的位置調(diào)整器調(diào)整電磁探針1和蜂窩式電話的機(jī)身11之間，以及電磁探針1和蜂窩式電話天線12之間的相對(duì)位置關(guān)系。
另外，根據(jù)多于一個(gè)的基準(zhǔn)蜂窩式電話，事先準(zhǔn)備例如像如圖5中的曲線圖那樣的相關(guān)數(shù)據(jù)曲線圖，以便可以根據(jù)曲線圖的近似直線的斜率求出上述表達(dá)式(16)中的比例系數(shù)SAR0，從而可以高精度地估計(jì)出待測(cè)蜂窩式電話的局部SAR。
這里，電磁場(chǎng)輻射模式14不會(huì)發(fā)生改變，除非流過蜂窩式電話天線12的電流的分布發(fā)生改變，因此，可以統(tǒng)一地為每個(gè)產(chǎn)品確定最佳相對(duì)位置關(guān)系，并且，在生產(chǎn)過程中，沒有必要為每個(gè)產(chǎn)品調(diào)整電磁探針1和蜂窩式電話的機(jī)身11之間的相對(duì)位置關(guān)系。于是，可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，并且，可以適當(dāng)?shù)販y(cè)量大量產(chǎn)品。
此外，在蜂窩式電話使用多于一個(gè)頻帶的情況下，沿著生產(chǎn)線配備使電磁探針1或蜂窩式電話的機(jī)身11的位置任意移動(dòng)的位移機(jī)構(gòu)，作為位置調(diào)整器，從而，可以在最適合每個(gè)頻帶的位置中評(píng)估接收功率Px。
如上所述，按照本實(shí)施例，可以在小空間中，短時(shí)間內(nèi)高精度地測(cè)量作為待測(cè)對(duì)象的小型無(wú)線電設(shè)備的局部SAR，這適合于生產(chǎn)諸如蜂窩式電話之類的小型便攜式無(wú)線電設(shè)備的生產(chǎn)線。另外，按照對(duì)于每個(gè)頻帶都不同的電磁場(chǎng)輻射模式調(diào)整電磁探針和待測(cè)設(shè)備之間的相對(duì)位置關(guān)系，從而，可以為使用多于一個(gè)頻帶的無(wú)線電設(shè)備高精度地估計(jì)局部SAR。
盡管上面參照特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，進(jìn)行各種各樣的修改和改進(jìn)。
本申請(qǐng)基于2002年5月17日提出的日本專利申請(qǐng)第2002-143326號(hào)，特此全文引用，以供參考。
工業(yè)可應(yīng)用性如上所述的本發(fā)明可以提供局部SAR測(cè)量設(shè)備和可以沿著諸如蜂窩式電話之類的小型無(wú)線電設(shè)備的生產(chǎn)線，在短時(shí)間內(nèi)高精度地評(píng)估局部SAR的方法。
權(quán)利要求
1.一種局部SAR測(cè)量設(shè)備，包括數(shù)個(gè)電磁探針，用于測(cè)量從無(wú)線電設(shè)備輻射的電磁波在菲涅耳區(qū)中的電磁場(chǎng)電平；信號(hào)處理部分，用于處理電磁探針獲得的電磁場(chǎng)電平；和位置調(diào)整器，用于調(diào)整電磁探針和無(wú)線電設(shè)備之間的相對(duì)位置關(guān)系，其中，電磁探針分別測(cè)量其局部SAR值事先知道的基準(zhǔn)無(wú)線電設(shè)備和作為測(cè)量對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的電磁場(chǎng)電平；和信號(hào)處理部分利用SAR值與電磁場(chǎng)電平之間的正比關(guān)系，從事先知道的基準(zhǔn)無(wú)線電設(shè)備的局部SAR值中估計(jì)作為測(cè)量對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的局部SAR值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部SAR測(cè)量設(shè)備，其中，位置調(diào)整器按照從無(wú)線電設(shè)備輻射的電磁場(chǎng)輻射模式，至少移動(dòng)電磁探針和無(wú)線電設(shè)備之一，調(diào)整電磁探針和無(wú)線電設(shè)備之間的相對(duì)位置關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部SAR測(cè)量設(shè)備，其中，當(dāng)按照傳輸頻率，存在數(shù)個(gè)從無(wú)線電設(shè)備輻射的電磁場(chǎng)輻射模式時(shí)，位置調(diào)整器根據(jù)傳輸頻率至少移動(dòng)電磁探針和無(wú)線電設(shè)備之一，以便改變電磁探針和無(wú)線電設(shè)備之間的相對(duì)位置關(guān)系。
4.一種測(cè)量局部SAR的方法，包括如下步驟在從無(wú)線電設(shè)備輻射的電磁波的菲涅耳區(qū)中測(cè)量其局部SAR值事先知道的基準(zhǔn)無(wú)線電設(shè)備的電磁場(chǎng)電平；在從無(wú)線電設(shè)備輻射的電磁波的菲涅耳區(qū)中測(cè)量作為測(cè)量對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的電磁場(chǎng)電平；和利用SAR值與電磁場(chǎng)電平之間的正比關(guān)系，根據(jù)測(cè)量的電磁場(chǎng)電平，從事先知道的基準(zhǔn)無(wú)線電設(shè)備的局部SAR值中估計(jì)作為測(cè)量對(duì)象的無(wú)線電設(shè)備的局部SAR值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量局部SAR的方法，進(jìn)一步包括如下步驟當(dāng)按照傳輸頻率存在數(shù)個(gè)從無(wú)線電設(shè)備輻射的電磁場(chǎng)輻射模式時(shí)，按照傳輸頻率至少移動(dòng)測(cè)量電磁場(chǎng)電平的電磁探針和無(wú)線電設(shè)備之一，以便改變電磁探針之間和無(wú)線電設(shè)備之間的相對(duì)位置關(guān)系。
全文摘要
提供一種能夠在短時(shí)間內(nèi)高精度地估計(jì)生產(chǎn)線上的小型無(wú)線電設(shè)備的局部SAR的局部SAR測(cè)量設(shè)備。所述局部SAR測(cè)量設(shè)備包括數(shù)個(gè)電磁探針(1)，用于在菲涅耳區(qū)中接收來(lái)自從移動(dòng)式電話的機(jī)身(11)伸出來(lái)的移動(dòng)式電話天線(12)的傳輸功率；合成器(2)，用于合成接收功率；和信號(hào)處理器(3)，用于進(jìn)行從合成的接收功率中估計(jì)局部SAR。數(shù)個(gè)電磁探針(1)用于測(cè)量其局部SAR值通過精確測(cè)量知道的基準(zhǔn)移動(dòng)式電話和待測(cè)移動(dòng)式電話的接收功率，以便利用SAR值與接收功率成正比關(guān)系，來(lái)估計(jì)待測(cè)移動(dòng)式電話的SAR值。因此，可以在短時(shí)間內(nèi)高精度地測(cè)量和估計(jì)大量移動(dòng)式電話的SAR值。
文檔編號(hào)H04B1/38GK1668930SQ03816999
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者小柳芳雄, 齋藤裕, 小川晃一, 梶原正一, 尾崎晃弘, 淺山叔孝 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社