专利名称：无线电通信装置用比吸收率测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对便携电话机、便携无线电通信装置等无线电通信装置的比吸收率[以下，称为SAR(Specific Absorption Rate)]进行测定的无线电通信装置用比吸收率测定装置。
背景技术：
近年来，便携电话机等便携无线电通信装置被很大范围的普及。随之而来，从便携无线电通信装置放射的电磁波给人体带来的影响已经成为问题。作为该指标一般的参数中包括SAR。这里，所谓SAR是指将人体等活体曝露在电磁场中在单位质量上所吸收的功率，用下式表示[式1]SAR＝(σE2)/ρ这里，E[V/m]为电场强度，σ[S/m]为活体组织的导电率，p[kg/m3]为该活体组织的密度。
在日本国总务省的无线电通信技术审议会答复的“对于在人体侧头部一侧使用的便携电话终端等的比吸收率的测定方法”中示出的、被称为所谓电场探针法的SAR的评价方法中，使用模拟人体的形状、尺寸、头部组织的电特性构成的人体模型、即所谓人体模型。使用该人体模型，实验推算会在人体内产生的SAR(参照非专利文献1)。
关于SAR，在全世界范围内，法规限制不断进展，因此在便携电话机等便携无线电通信装置的生产工序中SAR检查是必不可少的。因此，寻求一种简便且迅速地进行该检查的方法及装置。以前，作为简易的SAR推算方法，例如在非专利文献2中提出了一种由人体模型表面的磁场强度H实验地求出的方法。根据该现有例的方法，确认了在人体表面上产生的SAR的分布方面存在下式的关系 SAR∝H2作为现有的SAR推算方法，例如，在专利文献1中公开了一种这样的的方法，即由从天线放出电磁波时的人体模型表面的入射磁场计算出电流分布，而求出SAR分布。磁场由具有移动及旋转机构的磁场检测探针检测出，据此推算天线的电流分布，从该电流分布评价SAR。
在实际的SAR的测定中，需要在便携电话机相对于人体模型的头部的的配置、天线的种类及其配置的状态等各种条件下进行测定，并将各种条件下的测定结果的SAR的最大值作为其便携电话机的SAR的值。由此，在SAR的测定中非常花时间。即使在上述简易的SAR测定方法中也必须变更便携无线电通信装置相对于人体模型的配置方法。另外，在实际的SAR测定中，便携电话机以与人体模型靠紧的状态进行测量。在专利文献1中公开的现有例的方法中，由于测定在人体模型表面上的入射磁场，故不能够进行与实际的SAR测定相符合的便携电话机的配置下的磁场测定。从而，使用现有技术的SAR测定的装置或方法，不可能在生产线上进行便携电话机的SAR的检查。
另外，在现有技术中，在便携无线电通信装置的SAR的测定中，因为靠紧人体头部使用，所以不能够测定实际的表面磁场，在测定的SAR中产生误差。并且，作为基准天线，在使用便携无线电通信装置或通常的偶极天线等的情况下，产生局部磁场强度小的地方、磁场检测精度变差，由此而产生SAR的推算误差。
专利文献1日本专利第2790103号公报非专利文献1日本国社团法人电波产业会(Association of RadioIndustries and Business in Japan)发行，“便携式无线终端的比吸收率测定法的标准规格”，ARIB STB-T56 Ver.2.0，2002年1月24日修定。
非专利文献2N.Kuster et al.，“Energy Absorption Mechanism byBiological Bodies in the Near Field of Dipole Antennas Above 300MHz”，IEEE Transaction on Vehicular Technology，Vol.41，No.1，pp.17-23，February1992。

发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种与现有技术相比较，可用更简单的方法、更简单的装置结构、高精度地测定无线电通信装置的SAR值的SAR测定装置。
第1发明的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于包括在自由空间对从由多个微小天线构成的作为基准天线的阵列天线放射的电波的第1附近磁场分布进行测定的第1测定机构；以规定的测定方法，利用规定的模型，测定从上述阵列天线放射的电波的比吸收率分布即SAR分布的第2测定机构；通过上述测定的比吸收率分布即SAR分布除以上述测定的第1附近磁场的二次方而计算出变换系数α的分布的第1计算机构；在自由空间对从测定对象的无线电通信装置放射的电波的第2附近磁场分布进行测定的第3测定机构；以及通过上述测定的第2附近磁场分布的二次方乘以上述计算的变换系数α的分布，而推算计算从上述测定对象的无线电通信装置放射的电波的比吸收率分布即SAR分布的第2计算机构。
在上述无线电通信装置用比吸收率测定装置中，其特征在于上述微小天线是微小偶极天线。
另外，在上述无线电通信装置用比吸收率测定装置中，其特征在于上述阵列天线，是在沿人体头部侧面的形状的线上以1维阵列状配置多个微小天线而构成的，或是在沿人体头部侧面的形状的面上2维阵列状配置多个微小天线而构成的。
并且，在上述无线电通信装置用比吸收率测定装置中，其特征在于上述阵列天线是以相等的天线间隔d配置多个微小天线而构成的。这里，其特征在于在将上述阵列天线与上述第1测定机构之间的测定间隔设为h时，上述阵列天线，以天线间隔d为d≤1.1h地配置多个微小天线。或者，其特征在于在将上述阵列天线与上述第1测定机构之间的测定间隔设为h时，上述阵列天线，以天线间隔d为d≤1.3h地配置多个微小天线。
另外，在上述无线电通信装置用比吸收率测定装置中，其特征在于上述阵列天线，以多个微小天线的主射束的方向相互平行地配置而成。或者，其特征在于上述阵列天线，以多个微小天线中相互邻接的微小天线的主射束的方向相互垂直地配置而成。
第2发明的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于包括在自由空间对从作为基准天线的平板形状的偶极天线放射的电波的第1附近磁场分布进行测定的第1测定机构；以规定的测定方法，利用规定的模型，测定从上述平板形状的偶极天线放射的电波的比吸收率分布即SAR分布的第2测定机构；通过上述测定的比吸收率分布即SAR分布除以上述测定的第1附近磁场的二次方而计算出变换系数α的分布的第1计算机构；在自由空间对从测定对象的无线电通信装置放射的电波的第2附近磁场分布进行测定的第3测定机构；以及通过上述测定的第2附近磁场分布的二次方乘以上述计算的变换系数α的分布，而推算计算从上述测定对象的无线电通信装置放射的电波的比吸收率分布即SAR分布的第2计算机构。
在上述无线电通信装置用比吸收率测定装置中，其特征在于上述平板形状的偶极天线，具有形成于附近磁场测定范围的除供电点之外位置的、大小不同的2个矩形放射导体。
另外，在上述无线电通信装置用比吸收率测定装置中，其特征在于还进一步具有与上述平板形状的偶极天线相连接，匹配供电线路与偶极天线之间的阻抗的阻抗匹配电路。
从而，根据本发明的SAR测定装置及方法，通过在使用由多个微小天线构成的微小天线阵列天线、或平板形状的偶极天线作为基准天线测定基准的附近磁场分布与SAR分布后，测定便携无线电通信装置在自由空间的磁场分布，而能够以极其简单的方法，且与现有技术相比高精度地推算SAR分布。


图1是表示本发明的实施方式1的SAR测定系统中的磁场测定装置的立体图及方块图。
图2是表示本发明的实施方式1的SAR测定系统中的SAR测定装置的立体图及方块图。
图3是表示本发明的实施方式1的SAR测定系统中使用的微小偶极阵列天线的配置的平面图。
图4是对使用微小正方形的环状探针(loop probe)4p作为图1的磁场检测探针4时的环(loop)的一边的长度d、磁场H的高度H及波长λ的关系进行说明的主视图。
图5是对使用微小偶极探针7p作为图1的磁场检测探针4时的微小偶极的长度d、磁场H的高度H及波长λ的关系进行说明的主视图。
图6是使用图3的微小偶极阵列天线时的分析结果，其表示以测定间隔h为参数时、以微小偶极天线1-3的座标为中心的宽度d内的最大值与最小值的磁场强度差相对于天线间隔d的曲线图。
图7是使用图3的微小偶极阵列天线时的分析结果，其表示磁场强度差相对于天线长度L的曲线图。
图8是表示具有21个微小偶极天线的阵列天线的配置的平面图。
图9是使用图8的阵列天线时的分析结果，其表示以最大值规格化的规格化磁场强度相对于x坐标的曲线图。
图10是表示具有本发明的第1变形例的4个微小偶极的阵极天线的配置的平面图。
图11是表示具有本发明的第2变形例的4个微小偶极的阵极天线的配置的平面图。
图12是表示本发明的实施方式的SAR测定系统的构成的立体图及方块图。
图13是表示由图12的SAR计算控制器20执行的SAR分布计算处理的流程图。
图14是表示本发明的第3变形例的、包含具有使支撑固定微小偶极阵列天线的介质基板3倾斜的倾斜机构42的支撑台40的装置的侧视图。
图15是表示本发明的第4变形例的、包含具有使支撑固定微小偶极阵列天线的介质基板3倾斜的旋转机构43的支撑台的装置的侧视图。
图16是表示本发明的第5变形例的、使用分配器14将无线电信号发生器2发生的无线电信号分配给微小偶极阵列天线的各微小偶极天线1-1～1-9的情况的装置的构成的立体图。
图17是表示本发明的第6变形例的、使用具有沿人体头部的表面形状的介质基板15的装置的构成的立体图。
图18是表示本发明的实施方式2的平板形状的偶极天线装置16的平面图。
图19是表示向图18的平板形状的偶极天线装置16供电的供电电路的电路图。
图20是表示图18的平板形状的偶极天线装置16的附近磁场分布的曲线图。
符号说明1、1-1～1-21、1-N微小偶极天线，1A微小偶极阵列天线，2、2-1～2-9无线电信号发生器，3介质基板，4磁场检测探针，4A磁场测定器，5人体头部模型，6SAR溶液，7电场检测探针，7ASAR测定器，7S扫描机构，9支撑柱，10便携无线电通信装置，14分配器，15介质基板，16平面形状的偶极天线装置，16A、16B矩形放射导体，17平衡-不平衡变压器，18电容器，19-1、19-2电感线圈，20SAR计算控制器，21CRT显示器，30支撑台，31x轴载物台，32y轴载物台，33固定支撑部，40支撑台，41固定支撑台，42倾斜机构，43旋转机构，50阻抗匹配电路。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中所需阐明的是，对于同样的构成要件使用相同的符号。
(实施方式1)图1是表示本发明的实施方式1的SAR测定系统中的磁场测定装置的立体图及方块图。另外，图2是表示本发明的实施方式1的SAR测定系统中的SAR测定装置的立体图及方块图。并且，图12是表示本发明的实施方式的SAR测定系统的构成的立体图及方块图。另外，图13是表示由图12的SAR计算控制器20执行的SAR分布计算处理的流程图。本发明的实施方式的SAR分布计算方法，其特征在于作为基准天线，使用图1的包含9个微小偶极天线1-1～1-9的微小偶极阵列天线1A，利用图1、图2及图12所图示的SAR测定系统，执行图13的SAR分布计算处理。
首先，以下对本实施方式的SAR分布的推算方法的基本原理进行说明。在本实施方式中，着眼于SAR与自由空间的磁场具有很高的相关性，利用这种相关性来推算SAR分布。首先，一方面在自由空间测定从基准天线放射的电波的磁场强度分布Href(x，y)，另一方面利用规定的模型测定从这些基准天线放射的电波的SAR分布SAR(x，y)。然后，在每个xy坐标的2维的测定点(x，y)上计算出，由测定的磁场强度分布的Href的2次方的值与上述测定的SAR分布SARref的比求出的系数，并利用下式计算变换系数α的分布α(x，y)。
α(x，y)＝{SARref(x，y)}/{Href2(x，y)}而且，对被测定对象即便携无线电通信装置的自由空间的磁场强度分布Hmeasure(x，y)进行测定。被测定对象即便携无线电通信装置的SAR值分布SARcalculate(x，y)能够在上述计算的磁场强度分布Hmeasure(x，y)上乘上刚才计算的变换系数α的分布α(x，y)，利用下式计算。
SARcalculate(x，y)＝α(x，y)Hmeasure2(x，y)然后，参照图1，对测定从作为基准天线的微小偶极阵列天线1A放射的电波的附近磁场分布Href(x，y)的方法进行说明。在图1中，作为具有均匀的磁场分布的基准天线，例如，使用在xy平面上以2维阵列状相互等间隔(如图3所示将相互邻接的各微小偶极天线的中心之间的距离设为d。)地配置例如9个微小偶极天线1-1～1-9(以下，在统称时称为符号1。)构成的微小偶极阵列天线1A。这里，各微小偶极天线1的构成长度，优选0.01波长以下且0.2波长以下，更优选0.01波长以下且0.1波长以下，最优选0.02波长以下且0.1波长以下。
各微小偶极天线1-1～1-9被支撑在介质基板3上，各微小偶极天线1-1～1-9分别连接在无线信号发生器2-1～2-9上，该无线信号发生器2-1～2-9，产生根据来自例如单一的振荡器(未图示)的基准无线电信号，利用例如PLL电路同步化的、具有同一频率同一相位的无线电信号。由无线电信号发生器2-1～2-9产生的各无线电信号分别被供给到各微小偶极天线1-1～1-9上，并分别从该各微小偶极天线1-1～1-9中放射与该各无线电信号对应的电波，据此，在微小偶极阵列天线1A的附近得到实质上均匀的磁场分布。此时，在x方向及y方向2维上由扫描机构4S扫描例如使用圆形环状天线的磁场检测探针4，且根据磁场检测探针4的检测信号利用公知的方法(利用流过磁场检测探针4的电流与磁场成正比这种原理。)由磁场测定器4A测定自由空间的附近磁场分布Href(x，y)。
并且，参照图2，对测定从作为基准天线的微小偶极阵列天线1A放射的电波的SAR分布SARref(x，y)的方法进行说明。在图2中，在SAR分布的测定中，利用在例如由以硅树脂为主成分的材料构成、具有人体头部形状的人体头部模型5中填充规定组成的SAR溶液6这样的模型，并以使电场检测探针7沿人体头部模型5的内壁面的方式在x方向及y方向上进行2维扫描，再根据电场检测探针7的检测信号利用公知的方法(利用由磁场检测探针4感应的电压与电场成正比，该电场的2次方如式(1)所示与SAR成正比这种原理。)，由SAR测定器7A测定SAR分布SARref(x，y)。此外，作为SAR溶液6，例如在频率f＝900MHz时，使用由蔗糖56.5％、去离子水40.92％、氯化钠1.48％、羟基纤维素1.0％、杀菌剂0.1％组成的溶液。另外，在频率f＝1900MHz时，使用由丁基卡必醇44.92％、去离子水54.90％、氯化钠0.18％组成的溶液。在本说明书中，组成比％是指重量百分比。
在以上的实施方式中，作为一例将9个微小偶极天线1-1～1-9配置成3×3的2维阵列状，但是本发明并不局限于此，也可将多个微小偶极天线1配置成1维或2维的阵列形状。
图3是表示在本发明的实施方式1的SAR测定系统中使用的微小偶极阵列天线的配置的平面图。以下，对为了形成均匀的磁场分布、实质上均匀的磁场分布、或近似均匀的磁场分布的微小偶极天线1的配置进行考察。在此，如图3所示，考虑以等间隔d配置5个微小偶极天线1-1～1-5的情况。这是因为也考虑到配置在相邻接的微小偶极天线1的外侧的微小偶极天线1的影响。另外，为了使磁场分布更加均匀，而以等间隔d配置微小偶极天线1-1～1-5。并且，微小偶极天线1-1～1-5的长度方向均与x方向平行地配置。
这里，利用公知的分析方法计算以配置在正中间的微小偶极天线1-3的坐标位置为中心的间隔d的区间(参照图3的上部)的磁场强度的最大值与最小值的差(以下，称为磁场强度差。)，以下对其结果进行说明。该分析的目的在于决定为了形成近似均匀的磁场分布的间隔d，该分析是在将测定间隔h(为各微小偶极天线1与磁场检测探针4之间的测定间隔。)设为2(mm)、3(mm)、5(mm)的情况下进行的。使用的电波的频率是900Hz。此外，从各微小偶极天线1-1～1-5放射具有同一频率、同一相位的无线电信号的电波。另外，将微小偶极天线1的长度L设为1(mm)。
图6是使用图3的微小偶极阵列天线时的分析结果，其表示以测定间隔h为参数时、以微小偶极天线1-3的座标为中心的测定宽度d内的最大值与最小值的磁场强度差相对于天线间隔d的曲线图。在图6中，纵轴是以位于中央的微小偶极天线1-3的坐标位置为中心的测定宽度d内的磁场强度的最大值与最小值的磁场强度差，该磁场强度差是以相对于区间的测定宽度d的平均值的百分率表示的。即，与测定宽度d相等地设定天线间隔d。
从图6可以清楚，在测定间隔h＝2(mm)时，测定宽度d为2.6(mm)、磁场强度的最大值与最小值的差约为10(％)。另外，若测定宽度d＝2.2(mm)，则磁场强度的最大值与最小值的差不足5(％)，分析结果的磁场强度分布能够看作充分均匀。另外，在测定间隔h＝3(mm)时，测定宽度d≤3.3(mm)、磁场强度差为5(％)以内。并且，即使测定间隔h＝5(mm)，测定宽度d≤5.5(mm)、磁场强度差为5(％)以内。据此可知，为了使磁场强度差为5(％)以下，只要使测定宽度d相对于测定距离h为d≤1.1h即可。另外，为了使磁场强度差在10(％)以内，只要使测定宽度d为测定间隔h的1.3倍以下即可。
接着，以下对于测定宽度d(＝天线间隔d)、各微小偶极天线1-1～1-5的测定间隔h、使用的电波的波长λ的关系进行考察。从图6的分析结果可知测定宽度d与测定间隔h的关系如下式[式5]d≤1.3h(误差10％以内)[式6]d≤1.1h(误差5％以内)
这里，测定宽度d与波长λ的关系，根据抽样定理的条件需要满足下式[式7]d≤λ/2基于上述(5)或式(6)及式(7)决定测定宽度d的最大值。但是，不能决定测定间隔h的最大值，测定间隔h的最大值根据探针的接收功率如下决定。
首先，作为一例对图4的微小正方形环状探针4p的情况进行考察。图4是对使用微小正方体的环状探针4p作为图1的磁场检测探针时的环的一边的长度d、磁场H的高度及波长λ的关系进行说明的主视图。这里，环状探针4p的最大值为磁场检测探针4的扫描间隔，虽然磁场检测探针4的尺寸越大灵敏度越好，但是分辨率下降。因此，磁场检测探针4至少需要可扫描间隔的分辨率。这里，在作为产生电磁场的天线元件的无限长的线路导线Cs中流过电流I＝I0·exp(jωt)(这里，电波的角频率ω＝2πf；f为电波的频率。)时的探针中心的磁场H根据安培定律如下式所示[式8]H＝I/(2πh)这里，磁通密度B如下式表示[式9]B＝μ0H这里，μ0为真空中的导磁率。另外，根据法拉第电磁感应定律，电动势的电压V如下式表示[式10]V＝-(dΦ/dt)这里，为磁通，若面积为S＝d×d(测定宽度d中的最大宽度)、则磁通Φ如下式所示[式11]Φ＝BS＝μ0Hd2
＝μ0I/(2πh)d2从而，电压V如下式所示[式12]V＝-μ0/(2πh)d2(dI/dt)这里，因为存在[式13](dI/dt)＝jωI所以得到下式[式14]V＝-jωμ0I/(2πh)d2这里，若探针的输入阻抗为Z，则接收功率Pr如下式所示。
Pr＝V2/Z＝(ωμ0I0d2/(2πh))2/Z这里，因为存在[式16]ω＝2π/λ所以可得到下式[式17]Pr＝(μ0I0d2/(hλ))2/Z这里，只要接收功率Pr在由无线电接收机接收的热噪声N0(＝kB·B·T；这里，kB为波耳兹曼辐射常数，B为无线电接收机的带宽宽度[Hz]，T为绝对温度[K]。)以上，就能将其检测出。即，根据下式能够决定测定间隔h的最大值。
Pr＞N0[式19](μ0I0d2/(hλ))2/Z＞kBBT从而，得到下式 h＜μ0I0d2/(λ(kBBTZ)1/2)其次，在微小偶极探针7p的情况下，也如下述那样由接收功率Pr决定测定间隔h的最大值。图5是对使用微小正方形的偶极探针7p作为图1的磁场检测探针时的微小偶极的长度d、磁场H的高度H及波长λ的关系进行说明的主视图。这里，微小偶极的长度的最大值为磁场检测探针4的扫描间隔，磁场检测探针4的尺寸变大则灵敏度变好，但是分辨率下降。因此，在磁场检测探针4上至少需要扫描间隔的分辨率。这里，若距电流I仅离开测定间隔h位置的微小偶极处的电场设为E，则作为电动势的电压V如下式所示[式21]V＝Ed这里，若电场E与磁场H的比为η，则如下式所示[式22]E＝ηH此时，电场E如下式所示[式23]E＝ηI/(2πh)从而，电压V及接收功率Pr如下式所示[式24]V＝Ed＝(ηId)/(2πh)[式25]Pr＝V2/Z＝((ηId)/(2πh))2/Z只要该接收功率Pr在无线电接收机接收的热噪声N0(＝kB·B·T)以上，就能将其检测出。即，得到下式[式26]
Pr＞N0[式27](ηI0d)/(2πh))2/Z＞kBBT据此，决定测定间隔h的最大值，得到下式[式28]h＜ηI0d/(2π(kBBTZ)1/2)这里，表示通过在无限长的线路导体Cs中流动的电流，近似地求出条件的一例。其中，若将无限长的线路导体Cs的特性阻抗设为Z0，则该线路导体Cs的输入功率Pin如下式所示。这里，将微小偶极天线1-1～1-9中流过的电流的振幅I0作为在线路导体Cs中流动的电流I0等价地进行表示。
Pin＝Z0I02据此，得到下式[式30]I0＝(Pin/Z0)1/2也可以将该式代入上述条件式[式(5)或式(6)]中。通常，在高频下，功率与阻抗很多情况下是已知的，作为一例，天线的输入功率为10dBm、阻抗为50Ω。
图7是使用图3的微小偶极阵列天线时的分析结果，其表示磁场强度差相对于天线长度L的曲线图。这里，微小偶极天线1的天线间隔d＝2[mm]、测定间隔h＝2[mm]，并将长度L在0.1～1.9[mm]范围变化。从图7可知即使长度L变化，最大值与最小值的磁场强度差也几乎没有变化，L＝0.1[mm]时与L＝1.9[mm]时的强度差不足0.1[％]。微小偶极天线的天线长度L并不特别限制，只要是不与相邻的天线相接触的程度即可。
图8是表示具有21个微小偶极天线1-1～1-21的阵列天线的配置的平面图。作为上述条件的确认，如图8所示，进行了配置21个微小偶极天线1-1～1-21，使天线间隔d＝5[mm]的模型的磁场强度分布的分析。这里，各微小偶极天线1-1～1-21的长度L＝1[mm]、测定间隔h＝5[mm]。
图9是使用图8的阵列天线时的分析结果，其表示在磁场强度最大值规格化的规格化磁场强度相对x坐标的曲线图。从图9可知相对于磁场强度的最大值的磁场强度差，只要在5[mm]≤x≤95[mm]的范围就在10[％]以内，只要在10[mm]≤x≤90[mm]的范围就在5[％]以内。据此，可以在更宽的范围得到近似均匀的磁场分布。
在上述实施方式中，通过以上述天线间隔d在平面上配置微小偶极天线1，而能够得到平面的均匀的磁场分布，在图1及图2等的上述实施方式中，各微小偶极天线1的朝向全部在一个方向上。图10是表示具有本发明的第1变形例的4个微小偶极的阵极天线的配置的平面图，各微小偶极天线1的长度方向相互平行，各微小偶极的主射束(beam)相互平行。在这种情况下，配置各微小偶极天线1的范围，由于在阵列天线端部磁场强度减少，故需要至少设定得比测定用的便携无线电通信装置大。
图11是表示具有本发明的第2变形例的4个微小偶极的阵极天线的配置的平面图。对于图10的构成，为了保证相邻接的微小偶极天线1之间的绝缘(isolation)，而如图11所示，也可以相互邻接的微小偶极天线1相互垂直地配置。在这种情况下，相互邻接的微小偶极的主射束相互垂直。据此，可以产生具有垂直的2个成分的均匀的磁场。
图12是表示本发明的实施方式的SAR测定系统的构成的立体图及方块图。在图12中，在支撑台30上，设有可在x方向移动的x轴载物台31与可在y方向移动的y轴载物台32，并形成有从这些载物台31、32上沿垂直方向延伸的矩形柱的支撑柱9，在这些支撑柱9的上部端部设有固定支撑部33。作为测定对象的便携无线电通信装置10被固定支撑部33所夹持而固定支撑，通过x轴载物台31移动而能够使便携无线电通信装置10沿x方向移动，并且通过y轴载物台32移动而能够使便携无线电通信装置10沿y方向移动，据此，能够在x方向及y方向的2维方向上将便携无线电通信装置10相对于固定的磁场检测探针4相对地移动。这里，将从x轴载物台31及y轴载物台32的坐标数据输入SAR计算控制器20中，另外，将由磁场检测探针4检测出的磁场强度数据输入到SAR计算控制器20中。
其次，以下参照图13的SAR分布计算处理的流程图，对于使用图12的SAR测定系统的SAR分布测定方法进行说明。
在图13的步骤S1中，使用图1的磁场测定器4A，通过在自由空间，利用距微小偶极阵列天线1A仅隔开一定距离的磁场检测探针4，在x方向及y方向2维方向上对其进行扫描而测定磁场分布Href(x，y)，该磁场分布Href(x，y)是通过由相对作为基准天线的微小偶极阵列天线1A具有同一频率、同一相位的无线电信号进行激励而从微小偶极阵列天线1A放射的电波附近的磁场分布Href(x，y)。接着，在步骤S2，与步骤S1相同地利用电场检测探针7，通过沿人体头部模型5的内壁面在x方向及y方向的2维方向上对其进行扫描而测定SAR分布SARref(x，y)，该SAR分布SARref(x，y)是通过激励微小偶极阵列天线1A而从微小偶极阵列天线1A放射的电波的SAR分布SARref(x，y)。而且，在步骤S3中，基于测定的微小偶极阵列天线1A的磁场分布Href(x，y)及SAR分布SARref(x，y)，利用式(3)计算变换系数分布α(x，y)。进而，在步骤S4中，使测定对象的便携无线电通信装置激励，在自由空间利用磁场检测探针4在x方向及y方向的2维方向上对其进行扫描而测定从该便携无线电通信装置放射的电波的附近磁场分布Hmeasure(x，y)。最后，在步骤S5中，基于测定的便携无线电通信装置的磁场分布Hmeasure(x，y)、与计算出的变换系数α(x，y)，利用式(4)计算便携无线电通信装置的SAR分布SARmeasure(x，y)，并表示在CRT显示器21上。
在式(3)中，磁场分布Href(x，y)的2次方为分母。因此，在磁场分布Href(x，y)的值小时，SAR分布SARref(x，y)的测定误差变大，据此，有可能给由式(4)计算出的SAR分布SARcalculate(x，y)带来误差。但是，通过使用以形成均匀或近似均匀的磁场分布的方式配置微小偶极阵列天线1A，而与现有技术相比较能够高精度地决定变换系数α(x，y)，能够提高便携无线电通信装置的SAR分布的测定精度。
另外，若将配置微小偶极阵列天线1A的范围设为包覆头部侧面的范围，则可以对应多种的便携无线电通信装置。例如，在折叠型的便携无线电通信装置中，天线有时配置在框体上面，或配置在折叠合页部。一般地，天线供电部附近磁场强度最强，由此，在供电部附近SAR也变高。从而，若天线位置不同，则磁场与SAR的强弱也因便携无线电通信装置的构成不同而大有不同。若使用该手法，则因为将在头部表面具有近似均匀的磁场分布的天线(或阵列天线)作为基准天线，所以能够也对应便携无线电通信装置的构成的不同。
在以上的实施方式中，在磁场检测探针4及电场检测探针7上分别设有扫描机构4S、7S，但是本发明并不局限于此，也可设置在x方向及y方向2维移动介质基板3的扫描移动机构。
图14是表示本发明的第3变形例的、包含具有使保持微小偶极阵列天线的介质基板3倾斜的倾斜机构42的支撑台40的装置的侧视图。SAR分布的测定，改变将便携无线电通信装置靠紧在人体头部模型5的脸颊上的状态、或将便携无线电通信装置的音孔部靠近其耳朵的情况等条件，进行测定。此时，便携无线电通信装置相对人体头部模型5的侧面的倾斜角度(相对于图2的xy面的倾斜角度)分别不同。因此，为了能够设定该倾斜角度，而除了上述扫描机构4S、7S或上述扫描移动机构之外，也可设置图14所示的倾斜机构42。在图14中，在支撑台40上设置具有在规定的旋转轴上可相对水平面倾斜的倾斜机构42的支撑台41，在该支撑台41上，放置有搭载着微小偶极阵列天线1A的介质基板3。
图15是表示本发明的第4变形例的、包含具有使保持微小偶极阵列天线的介质基板3倾斜的旋转机构43的支撑台的装置的侧视图。在SAR分布测定中，便携无线电通信装置沿从人体头部模型5的耳朵到口的连结线放置。因此，在SAR分布测定时，为了进行测定坐标的微调整，而除了上述扫描机构4S、7S或上述扫描移动机构外，也可设置图15所示的旋转机构43。在图15中，在未图示的支撑台上设有旋转机构43，旋转机构43能够使微小偶极阵列天线1A以z轴为中心旋转。
图16是表示本发明的第5变形例的、使用分配器14将无线电信号发生器2的无线电信号分配给微小偶极阵列天线的各微小偶极天线1-1～1-9的情况的装置的构成的立体图。在图1及图2的实施方式中，每个微小偶极天线1-1～1-9分别连接1个无线电信号发生器2-1～2-9，但是，本发明并不局限于此，也可图16所示，利用分配器14将由1个无线电信号发生器2产生的无线电信号同相分配，并将同相分配后的无线电信号分别供给到各微小偶极天线1-1～1-9。
图17是表示本发明的第6变形例的、使用具有沿人体头部的表面形状的介质基板15的装置的构成的立体图。在图1及图2的实施方式中，在平行平板的介质体基板3上放置微小偶极天线1-1～1-9，但是本发明并不局限于此，也可以如图17所示，在沿人体头部表面形状的形状的介质基板15上放置微小偶极天线1-1～1-N。在图1 7中，虽然介质基板15为包覆头部侧面的一部分的尺寸，但是其尺寸并不局限于此，也可以为包覆头部表面整体的尺寸。在图17的例中，虽然2维配置微小偶极天线1-1～1-N，但是也可以1维配置。
此外，介质基板3、15是由树脂或木材等介质形成的。在为树脂情况下，也可聚四氟乙烯树脂或丙烯酸树脂构成。这样，对由微小偶极天线1形成的电磁场的影响减小，能够高精度地进行磁场及SAR的测定。
(实施方式2)图18是表示本发明的实施方式2的平板形状的偶极天线装置16的平面图，图19是表示向图18的平板形状的偶极天线装置16的供电电路的电路图。在实施方式2中，其特征在于取代实施方式1的微小偶极阵列天线1A，将平板形状的偶极天线装置16作为基准天线测定SAR分布。
这里，平板形状的偶极天线装置16，例如，由厚度0.5mm的铜板形成，与实施方式1的目的相同，结构上能够在便携无线电通信装置的测定范围内得到均匀或近似均匀的磁场分布。这里，为了扩大均匀的磁场分布的范围，而首先，将这些平板形状的偶极天线装置16的尺寸设定得比一般的便携无线电通信装置的尺寸(纵向约180mm、横向约50mm)大，尺寸为纵向200mm×横向70mm。另外，因为在天线供电部附近磁场强度变化大，所以将天线的形状设成左右非对称，由2个矩形放射导体16A、16B构成。具体地讲，平板形状的偶极天线装置16，由纵向170mm×横向70mm尺寸的第1矩形放射导体16A、纵向30mm×横向70mm尺寸的第2矩形放射导体16B构成，并在实际的SAR测定范围(即，附近磁场的测定范围)内配置于不含有供电点(无线电信号发生器2的供电点)的位置。
此外，因为这些天线装置16为平板形状，天线的形状为左右非对称，所以，在供电线路与天线装置16之间产生阻抗的不匹配。因此，如图19所示，在平板形状的偶极天线装置的前段插入由缠绕比1∶4的平衡-不平衡变压器17、电容器18、电感线圈19-1、19-2构成的阻抗匹配电路50。在本发明人的试制品中，在以频率900MHz匹配阻抗地设计的情况下，电容器18的电容值2.5[pF]，电感线圈19-1、19-2的电感值均为10[nH]。
图20是表示图18的平板形状的偶极天线装置16的附近磁场分布的曲线图。在图20中，表示频率900MHz的附近磁场分布，其磁场强度在0～700[mA/m]的范围内，每条等高线间隔50[mA/m]。从天线表面在测定间隔h＝6[mm]的位置测定附近磁场分布，输入功率为20[dBm]。
从图20可知，在-50[mm]≤x≤90[mm]、-25[mm]≤y≤25[mm]的范围内，磁场强度差为50～100[mA/m]，为近似均匀的分布。此外，图20的(x，y)＝(35，30)的最大值为214.98mA/m，(x，y)＝(30，-35)的最大值为254.46mA/m，(x，y)＝(-70，0)的最大值为665mA/m。一般的便携无线电通信装置的横宽为50[mm]左右，不含在-25[mm]≤Y≤25[mm]的范围内。另外，在x方向供电部附近的值非常大，但是，这里由于从SAR测定对象的范围中除去，故认为不会带来误差。
使用本实施方式的天线装置16的SAR测定方法，能够与实施方式1相同地进行测定。即使使用该天线装置16，也由于不形成磁场强度分布变小的地方，故能够高精度地进行SAR分布的推算。
此外，也可以设置用于支撑平板形状的偶极天线装置16的下部的支撑台。支撑台也可以由树脂或木材构成。在为树脂的情况下，可以由聚四氟乙烯树脂或丙烯酸树脂构成。这样，可减小对平板形状的偶极天线装置16形成的电磁场的影响，并能够高精度地测定磁场分布及SAR分布。
在以上的实施方式中，虽然使用微小偶极天线1，但是本发明并不局限于此，也可以使用微小环状天线、或微小缝隙天线等微小天线。
(产业上的可利用性)综上所述，采用本发明的SAR测定装置及方法，通过在使用由多个微小天线构成的微小天线阵列天线、或平板形状的偶极天线作为基准天线测定基准的附近磁场分布与SAR分布后，测定便携无线电通信装置在自由空间的磁场分布，而能够以极其简单的方法，且与现有技术相比高精度地推算SAR分布。
权利要求
1.一种无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于包括在自由空间对从由多个微小天线构成的作为基准天线的阵列天线放射的电波的第1附近磁场分布进行测定的第1测定机构；以规定的测定方法，利用规定的模型，测定从所述阵列天线放射的电波的比吸收率分布即SAR分布的第2测定机构；通过将所述测定的比吸收率分布即SAR分布除以所述测定的第1附近磁场的二次方而计算出变换系数(α)的分布的第1计算机构；在自由空间对从测定对象的无线电通信装置放射的电波的第2附近磁场分布进行测定的第3测定机构；以及通过将所述测定的第2附近磁场分布的二次方乘以所述计算的变换系数(α)的分布，而推算计算从所述测定对象的无线电通信装置放射的电波的比吸收率分布即SAR分布的第2计算机构。
2.如权利要求1所述的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于所述微小天线是微小偶极天线。
3.如权利要求1或2所述的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于所述阵列天线是在沿人体头部侧面的形状的线上以1维阵列状配置多个微小天线而构成的。
4.如权利要求1或2所述的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于所述阵列天线是在沿人体头部侧面的形状的面上以2维阵列状配置多个微小天线而构成的。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于所述阵列天线是以相等的天线间隔(d)配置多个微小天线而构成的。
6.如权利要求5所述的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于在将所述阵列天线与所述第1测定机构之间的测定间隔设为(h)时，所述阵列天线，以天线间隔(d)为d≤1.1h的方式配置多个微小天线。
7.如权利要求5所述的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于在将所述阵列天线与所述第1测定机构之间的测定间隔设为(h)时，所述阵列天线，以天线间隔(d)为d≤1.3h的方式配置多个微小天线。
8.如权利要求1～7中任意一项所述的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于所述阵列天线，以多个微小天线的主射束的方向相互平行地配置而成。
9.如权利要求1～7中任意一项所述的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于所述阵列天线，以多个微小天线中相互邻接的微小天线的主射束的方向相互垂直地配置而成。
10.一种无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于包括在自由空间对从作为基准天线的平板形状的偶极天线放射的电波的第1附近磁场分布进行测定的第1测定机构；以规定的测定方法，利用规定的模型，测定从所述平板形状的偶极天线放射的电波的比吸收率分布即SAR分布的第2测定机构；通过将所述测定的比吸收率分布即SAR分布除以所述测定的第1附近磁场的二次方而计算出变换系数(α)的分布的第1计算机构；在自由空间对从测定对象的无线电通信装置放射的电波的第2附近磁场分布进行测定的第3测定机构；通过将所述测定的第2附近磁场分布的二次方乘以所述计算的变换系数α的分布，而推算计算从所述测定对象的无线电通信装置放射的电波的比吸收率分布即SAR分布的第2计算机构。
11.如权利要求10所述的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于所述平板形状的偶极天线，具有形成于附近磁场测定范围的除供电点之外位置的、大小不同的2个矩形放射导体。
12.如权利要求11所述的无线电通信装置用比吸收率测定装置，其特征在于还进一步具有与所述平板形状的偶极天线相连接，匹配供电线路与偶极天线之间的阻抗的阻抗匹配电路。
全文摘要
一种无线电通信装置用比吸收率测定装置，在自由空间对从由多个微小偶极天线(1)构成的作为基准天线的微小偶极阵列天线(1A)放射的电波的第1附近磁场分布进行测定，利用规定的模型，测定从微小偶极阵列天线(1A)放射的电波的SAR分布。接着，测定的SAR分布除以测定的第1附近磁场的二次方而计算出变换系数α的分布。进而，在自由空间对从测定对象的无线电通信装置(10)放射的电波的第2附近磁场分布进行测定，通过测定的第2附近磁场分布的二次方乘以计算出的变换系数α的分布而推算计算从测定对象的无线电通信装置放射的电波的SAR分布。这种SAR测定装置，可简单且高精度地测定便携无线电通信装置的SAR分布。
文档编号G01R29/08GK1525180SQ20041000682
公开日2004年9月1日 申请日期2004年2月24日 优先权日2003年2月26日
发明者尾崎晃弘, 小川晃一, 小柳芳雄, 斋藤裕, 梶原正一, 浅山叔孝, 山本温, 一, 孝, 雄 申请人:松下电器产业株式会社