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人体对移动通信手机天线辐射特性的影响

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第一章 绪论

1.1选题背景及国内外研究现状

1.2论文研究工作

第二章 FDTD算法介绍

2.1基本原理

2.2数值稳定性与数值色散

2.3吸收边界条件

2.4激励源

2.5近场外推

2.5.1三维时谐场外推

2.5.2三维瞬态场外推

第三章 模型构建方法

3.1人体模型的构建

3.1.1人体结构模型的建立

3.1.2人体电磁模型的建立

3.2头部及手部模型构建

3.3手机模型构建

3.3.1天线的基本参数

3.3.2手机模型建立

3.4模型组合方法

3.4.1三维旋转的实现

3.4.2模型组合

第四章 人体对手机天线性能影响分析

4.1人体对手机天线辐射方向图及输入阻抗的影响

4.2不同旋转角度下射频电路最佳阻抗研究

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间研究成果

附录A

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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已经越来越普及。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λ/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°,张角从0°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900MHz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,发现在900MHz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,手机旋转角度为倾角30°,张角20°。

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