专利名称：吸收功率测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用模拟人体电磁特性的模型通过该模型和无线电发射机的相对扫描来测量人体对人体附近的无线电发射机辐射的无线电波的吸收量的装置。
背景技术：
现有技术中，由人体例如人体头部吸收的功率已经通过构造头部仿真模型而评估，该模型模拟人体头部结构和电磁特性，并测量模型吸收的功率量。
现有技术的传统示例将参照图1进行描述。头部仿真模型2通过形成凹处12并用模拟头部电磁特性的液体介质10填充凹处12而构造，凹处12在容器11顶表面中横向地将人体头部划分成两个相等部分。作为示例，对于900MHz溶液的液体介质包括56.5％的蔗糖、40.92％的去离子水、1.48％的氯化钠、1.0％的羟基纤维素和0.1％的杀菌剂，如文献IEC/PT62209中“Procedure to Determine the Specific Absorption Rate(SAR)for Hand-heldMobile Telephones”等所公开的。代表无线电波辐射源的无线电发射机3在容器11的外侧固定到容器11底表面、容器11中心的位置或对应于人体头部的耳朵的位置。探测电场或磁场的电磁场探针1插入液体介质10中，并在与无线电发射机3相对的平面中扫描。该示例中，头部仿真模型2和无线电发射机3分别固定，只有电磁场探针1为了扫描的目的而如箭头8所指示地移动。电磁场探针1的最终检测值进行平方，平方值乘以标定系数，以确定头部仿真模型2内发生的功率吸收。横向偏移的虚线6代表探针1的扫描轨迹，其对应于移动电话位于人体头部的耳朵情况下在用沿着基本上平行于容器11的底表面的方向穿过无线电发射机3壳体的无线电发射机3的天线进行发送和接收过程中，自无线电波吸收的功率的测量值，。
图1所示的头部仿真模型2充满液体介质10，从而操纵不便。由于探针1为了扫描和测量的目的在液体介质10内移动，液体介质10保持对空气的开放，这就产生了如下问题液体介质10可能蒸发，导致其电磁特性的老化效果。
现有技术的另一示例将参照图2描述。构造了模拟人体头部结构和电磁特性的头部仿真模型2，电磁场探针1插入模型2内形成的开口21中。电磁场探针1靠近头部仿真模型2的耳朵，同时代表无线电波辐射源的无线电发射机3位于靠近耳朵的头部仿真模型2的外表面上。为二维扫描的目的发射机3垂直和前后移动，如箭头8所示，同时从电磁场探针1得到检测值，并以标定系数乘以检测值的平方，以确定吸收的功率。这种情况下的扫描轨迹由横向偏离的虚线6示出。假定图2中，带有从电话壳体伸出的电线的移动电话用作无线电发射机3，来模拟移动电话使用时的方式。
图2所示的模型2通过球形固体电介质10′或通过填充球形容器内部的液体电介质(液体介质)10模拟人体头部。例如，固体电介质10′的介电常数εr′＝52，介电损失tanδ＝55％(在900MHz下)，包括57％的聚偏二氟乙烯、10％的陶瓷粉末和33％(体积含量％)的石墨粉末，如1997年5月IEEE Trans.Electromagn.Compat第39卷第2期，第132-137页，H.Tamura，Y.Ishikawa，T.Kobayashi和T.Nojima的“A Dry Phantom Material Composed of Ceramic andGraphite Powder”文献中所公开的，等等。
假设头部模型2的大小模拟人体头部，或者形成直径为200mm的球体，则它包含4×π×{(200/2)mm}3/3的容积。模拟人体头部电磁特性的电介质的密度对于固体电介质10′约等于0.002g/mm3，对于液体电介质(液体介质)约等于0.001g/m3。因而，头部仿真模型2的重量等于体积4×π×{(200/2)mm}3/3乘以0.002g/mm3，或者乘以对于固体电介质10′的8400g。由于液体电介质10的密度几乎为固体电介质10′的一半，模型的重量几乎为固体电介质10′模型的一半。因此，传统头部仿真模型2的重量高达4200g或8400g，而在操纵和运输中带来不便。
测量吸收功率的目的是为了知道在使用移动电话或无线电收发机时人体吸收了多少无线电波，测量在从无线电波辐射源到模型2的距离一般非常小的所谓近场处进行。结果，无线电发射机3、头部仿真模型2和电磁场探针1之间的位置关系的再现性对于测量结果再现性具有很大影响。换句话说，如果位置关系有较小偏移，则在模型2反射特性上会有改变，导致辐射的电磁场分布发生变化。如果无线电发射机3由测量人员的手4′握住，如图3所示，则难于保持发射机相对于模型2的正确位置，不能保证测量值的良好再现性。也会产生如下的影响，即无线电发射机3辐射的无线电波被测量人员手4′吸收以及无线电发射机3的天线5上的电流分布由于测量人员的手4′而发生变化。在无线电发射机体积大或较重时，难以用手4′进行无线电发射机3相对于模型2的空间扫描。
相反地，如果无线电发射机3固定，同时包括头部仿真模型2和电磁场探针1的吸收功率测量组件7通过相对于无线电发射机3的二维移动而进行扫描，当头部仿真模型2如上所述具有高达4200g或8400g重量时，手工移动和扫描吸收功率测量组件7来进行测量是一件麻烦的工作。
本发明的一个目的是提供一种吸收功率测量装置，它使得在包括仿真模型和电磁场探针的吸收功率测量组件和无线电发射机之间的相对移动以较为简单方式进行扫描。

发明内容
根据本发明的一个方面，在吸收功率测量装置中，其中电磁场探针插入模拟人体部位的结构和电磁特性的模型内部，从外部辐射到仿真模型上的无线电波的电场或磁场的场强得到测量，由人体该部位吸收的无线电波的功率基于测量值得以评估，仿真模型的体积等于5×105mm3或更小。
较为优选的是，与无线电发射机相对设置的仿真模型的至少一部分由包括介电常数低于模型的材料的隔离物涂覆。
根据本发明另一方面，在吸收功率测量装置中，其中电磁场探针插入模拟人体电磁特性的模型内部，从外部辐射到模型上的无线电波的电场或磁场的场强借助电磁场探针得以测量，人体吸收的无线电波功率根据测量值得以评估，本发明提供了一种在模型和无线电发射机之间进行相对移动的扫描机构。


图1是传统吸收功率测量装置的透视图，采用了其中使用液体电介质(液体介质)的头部仿真模型；图2是传统吸收功率测量装置的透视图，其中电磁探针插入头部仿真模型内，吸收功率测量组件固定，同时空间上扫描无线电发射机；
图3是传统吸收功率测量装置的透视图，其中为了扫描的目的无线电发射机由测量人员手动握持；图4示出头部仿真模型的功率吸收；图5示出计算模型的设计图，包括头部仿真模型和用作无线电波辐射源的半波长偶极天线，以便计算模型内部电磁场的分布；图6用曲线示出在设置于头部仿真模型内侧的电磁场探针位置处归一化的功率计算值，该值是相对于沿天线长度测量的天线位置绘出的；图7A是示出具有根据本发明装置的吸收功率测量组件示例的剖视图，其采用了固体电介质10′；图7B是示出在本发明装置中的吸收功率测量组件示例的剖视图，其采用了液体介质；图8是说明其中无线电发射机固定同时根据本发明的吸收功率测量组件进行空间扫描的结构的透视图；图9是示出其中隔离物施加到模型一部分上的示例的剖视图；图10是示出其中模型整个表面被隔离物覆盖的示例的剖视图；图11说明模型中被隔离物覆盖的部分保持与无线电发射机接触，同时受到移动扫描，容许模型和无线电发射机之间保持恒定距离；图12说明使用具有不同厚度的可分离隔离物，以便改变头部仿真模型和无线电发射机之间的距离；图12A为较小间距的剖视图；图12B为中等间距的剖视图；图12C为较大间距的剖视图；图13是具有可变厚度的示范性隔离物一部分的透视图；图14说明使用图13所示的隔离物，其允许头部仿真模型和无线电发射机之间的距离变化；图15A示出具有由测量人员抓持的把手的模型的另一示例；图15B示出具有由测量人员抓持的把手的模型的又一示例；图16A示出由椭圆体形成的仿真模型；图16B示出由等边等角正方体形成的仿真模型；图16C示出由矩形体形成的仿真模型；图17D示出由实心圆柱体形成的仿真模型；图17A是头部仿真模型的透视图，其较为精确地模拟了头部构造，并具有相当于脸前部的测量平面；
图17B是头部仿真模型的透视图，其较为精确地模拟了头部构造，并具有相当于脸侧面的测量平面；图18A是本发明第二实施例的透视图；图18B是示出示范性接合保持机构的透视图，该机构用于保持驱动杆和固定器之间的滑动关系，固定器具有上侧设置的图18A所示固定器4的底表面；图19说明当吸收功率测量组件7在图18A配置中进行二维扫描时获得的测量范围的示例；图20是示出采用液体介质10的吸收功率测量组件7示例的剖视图；图21是示范性吸收功率测量组件的透视图，其中多个电磁场探针按线性阵列固定安装在模型内；图22是另一个吸收功率测量组件的透视图，其中多个电磁场探针按矩阵固定安装在模型内；图23是说明来自无线电发射机的无线电波的辐射在扫描过程中不仅受到模型影响而且受到大气条件影响的状况的透视图；图24是呈平板形式的模型示例的透视图，就无线电发射机来说，该模型可以被认为是具有无穷大的尺寸；图25是包括带式运送机的扫描机构示例的透视图；图26是多个设置在模型内并垂直于带式运送机移动方向设置的电磁场探针示例的透视图；图27是其中多个设置在模型内的电磁场探针相对于带式运送机移动方向成一角度设置的另一示例的透视图；图28是吸收功率测量组件示例的透视图，该组件包括由相同材料形成相同构造的多个模型和固定在各个模型内不同位置的多个电磁场探针；图29是吸收功率测量组件示例的透视图，该组件包括由相同材料形成相同构造的多个模型和固定在各个模型内相同位置的多个电磁场探针；图30是说明安装在模型上的位置检测传感器的示例的透视图；图31是其中多个位置检测传感器以围绕电磁场探针的方式安装在模型上的示例的透视图；图32是无线电吸波箱(anechoic box)的透视图，其中完全封闭吸收功率测量组件和扫描机构；
图33是无线电吸波箱的透视图，其中封闭吸收功率测量组件，带式运送机通过该吸波箱；以及图34是图33的变型的透视图。
具体实施例方式
将首先描述本发明一个方面的原理。当用超高频(SHF)波段的无线电波或者用较高频波段的无线电波辐射图2所示模拟人体头部构造和电磁特性的头部仿真模型2时，模型2对功率的吸收以图4所示方式发生，其中SHF波段的无线电波代表了移动电话的发射频率。如所示，吸收在头部仿真模型2的靠近无线电发射机3的表面层2a中较大，但是将在向内的薄层2b中降低，并将在内部2c中基本上等于零。特别是，当例如半波长偶极天线设置在相对于直径为200mm的模型2距离10mm处，而且无线电波(频率为900MHz的)辐射在模型2上时，由此，在用1表示发生在模型2表面上的吸收无线电波的功率情况下，在从模型表面移开20mm的点处的吸收降低至1/10，当移开50mm时降低至1/100。以此方式，模型大部分与吸收功率测量值无关，除了紧靠近头部仿真模型2表面的极小部分之外。根据本发明的一个方面，通过减小了头部仿真模型2的体积和重量来采纳这个有利之处。如果在模型2内部较深的位置吸收有极大量无线电波，那么模型2体积的减小将导致在发生无线电波吸收的地方去除内部部分，从而妨碍从内部部分测量。然而，这种可能性由于无线电波的吸收只是在位于靠近表面的那一部分发生而得以消除。要注意到图4中点划线绘出的眼睛和鼻子只是表示该模型模拟头部。
将在下文描述当模型2体积减小时不存在问题的事实。
考虑图5所示的模型。直径为Dmm、介电常数εr′＝51.8、导电率σ＝1.43S/m的球体当作头部仿真模型2。模型2形成有探针插孔21，该插孔从表面上一点通过中心延伸到靠近相对表面上的一点。探针插孔21具有10mm的直径，假定从插孔内端至头部仿真模型2表面的距离等于10mm。半波长偶极天线5直立地设置在距头部仿真模型2的相对于探针插孔21内端的表面间隔10mm的位置。图6以曲线示出了归一化功率Pn的计算结果(以普遍存在的L＝0的功率为基准)，该曲线是相对于当半波长偶极天线5从基准点垂直地上下移动时的相对高度Lmm绘制，其中基准点是相对内端21a定位的馈入点。在设置电磁场探针1的位置处或在探针插孔21内端21a的位置处归一化功率可以根据电磁学的有限差分时域方法计算(例如，参见CRC Press1993的Karl S.Kung和Raymond J.Luebbers的“Finite Difference TimeDoaim Method for Electromagnetics”。)。注意对半波长偶极天线5的输入功率保持恒定，辐射波频为900MHz。连结○的曲线对应于等于200mm的模型2的直径D(传统类型)，连结□的曲线对应于等于100mm的直径D，而连结◇的曲线对应于等于40mm的D。
可以看出，对于D＝100mm的归一化功率分布基本上类似于D＝200mm的传统模型的归一化功率分布。因此，考虑到如果头部仿真模型2的直径降低至传统值的一半，或者如果体积和重量降低至传统值的1/8倍，那么仍然可以模拟人体头部。在制造D＝100mm的头部仿真模型2时，体积将为4×π×{(100/2)mm}3/3＝5×105mm3，当采用固体电介质10′时，其重量将为4×π×{(100/2)mm}3/3＝5×105mm3乘以0.002g/mm3或1000g，而当采用液体介质10时，重量将降低至一半。大约500g或1000g左右的头部仿真模型2的重量意味着测量人员可以容易地操纵模型2并为扫描目的而移动它。当直径D降低至五分之一或D＝40mm，则如果L位于20mm之内，可以获得基本上等于D＝200mm的传统类型的归一化功率。然而，当L值增加到大约60mm，则归一化功率将几乎为D＝200mm的传统类型所得值的两倍。对于等于或小于100mm的直径D来说，随着探针1和天线馈入电之间距离增加，归一化功率超过用D＝200的传统类型所得数值而增大的趋势等于或小于100mm。然而，如果测量值L的所需范围小，则没有问题，当测量值L的范围增加，则有可能降低所需的重量和成本，即使测量精度也有所降低。注意到，在直径D等于或大于100mm的模型中，对降低所需的重量和成本作用不大，即使可以得到较高的精度。
从而，在本发明实施例中，在将要在下文描述的示例中的模拟人体部位或头部的结构和无线电波吸收特性的模型2包括如图7A所示的模型2，其中球体形成有包括例如上面参照图2所描述的材料的固体电介质10′。尤其是，模型2的体积选择成等于或小于被仿真的人体部分的体积或者人体正常头部体积的1/8倍，或者5×105mm3。模型2体积越小，则在降低重量方面越好，即使测量精度如上所述恶化。因而，模型2体积最小值可以选择成至少允许容纳探针1的体积，即使测量精度可能降低到一定程度。探针插孔21从模型2表面一点延伸并延伸到靠近表面的另一点而形成，电磁场探针1插入到探针插孔21中。例如，粘结剂14填充入探针插孔21中，由此将电磁场探针1固定在模型2内，以与之一体。
从参照图4的上述说明可见，电磁场探针1和模型2最接近表面之间的间隔D1优选在20mm之内，特别的在10mm之内，以便获得一定的测量精度。尽管D1优选具有较小值，但考虑到便于制造和耐断裂，要选择合适值。如该图中单点划线所示，探针1的引线1a以与传统这类装置相似的方式连接到计算和显示单元80，计算显示单元80利用探针1检测到的数值并利用吸收效果来计算和显示吸收功率。
如图7B所示，头部仿真模型2可以利用模拟头部构造的封闭容器11和填充容器11的液体介质10构成。液体介质10可以类似于前面参照图1所述的。在这种情况下，模型2的体积再次选择成等于或小于人体正常头部体积的1/8倍，或者5×105mm3。封闭容器11以与图7所示相同方式形成有探针插孔21，电磁场探针1插入其中并例如利用粘结剂14固定，以与模型2成一体。容器11由例如丙烯酸树脂或特弗隆(注册商标)材料制成，该材料优选具有接近于空气的低介电常数，从而防止自无线电发射机3(未示出)辐射的无线电波的分布被发散。图7A和7B中，为了将电磁场探针1与模型2连成一体，用粘结剂14填充探针插孔21之外的其它技术也可以用于将它们固定在一起。
图7A和7B所示的球形头部仿真模型2体积降低至5×105mm3或小于5×105mm3，其相当于表示人体头部大小的传统模型体积的1/8倍，重量降低至传统模型重量的1/8倍或小于1/8倍，因此重量大大降低。当采用液体介质10时，重量将等于或小于500g；当采用固定电介质10′时，重量将等于或小于1000g。因而，当无线电发射机3由图8所示的由固定器4保持并固定于其上时，为了扫描的目的，测量人员可以用一只手抓住模型2，并容易地在实线箭头8所示方向上靠近无线电发射机3移动。探针1的扫描轨迹6在该图中示出是偏移的。或者，模型2可以固定，同时无线电发射机3可以在虚线箭头8所示方向移动。归一化功率分布基本上类似于D＝200mm的传统配置的归一化功率分布。固体电介质10体积或构成头部仿真模型的填充了液体介质10的封闭容器的体积得以减小，因此减少了材料成本，相应减少了生产成本。另外，由于，模型2与电磁场探针1成为一体，它们之间相对位置关系在扫描移动过程中容易再现。
图9示出本发明另一实施例。在该实施例中，至少图7所示头部仿真模型2表面的靠近无线电发射机3的一部分，或者靠近电磁场探针1位置的表面部分用薄的隔离物22涂覆。隔离物22可以采用胶粘的粘合剂粘性固定或可拆除地安装，或者通过选择其结构由配合来可拆除地安装。如图10所示，隔离物22可以基本上涂覆头部仿真模型2的整个表面。隔离物22由诸如丙烯酸树脂、特弗隆(注册商标)、发泡苯乙烯、或具有接近于空气的低介电常数的木材制成，因此，使得因为隔离物22的存在而发生的电磁场分布的干扰最小。
由于这种构造，为了扫描，相对运动可以在模型2和无线电发射机3之间垂直或前后进行，如图11所示，同时保持头部仿真模型2和无线电发射机3彼此接触，因此保持二者之间的恒定间距，并提高吸收功率测量的再现性。如果无线电发射机3形成有附加于其上的突起，则头部仿真模型2不会在扫描期间在与突起接触的地方发生被突起损坏，因此防止电磁场探针1的传感器的任何损坏。当隔离物22围绕模型2整个表面形成时，如图10所示，隔离物22有效保护模型2免受机械损坏。
隔离物22的厚度模拟人体耳朵厚度，或者模拟施加到无线电发射机3上的盖子的厚度，为两种模拟而提供。因而，理想的是，隔离物22最大厚度约为20mm，最小厚度约为1mm，通过改变隔离物22的厚度，可产生各种模拟。作为示例，如图12所示，可提供多个具有相互不同厚度的半球形隔离物22，并以可拆除方式安装在模型2上。图12A、12B、12C示出按厚度次序的隔离物22以可互换方式安装。
作为示例，如图13所示，三个隔离物22a、22b和22c一个叠在另一个之上，并以可滑动方式联接在一起。这种联接是通过除去隔离物22a的两个横向边缘，这两个横向边缘沿着隔离物22b的长度朝向隔离物22b定位以限定楔形联接件24，同时朝向隔离物22a设置的隔离物22b表面形成有联接凹处25来实现的；楔形联接件24以楔子方式安放在联接凹处25中，因此使得隔离物22a和22b相对彼此沿其长度滑动，同时在厚度方向将它们固定在一起。类似的楔形联接发生在隔离物22b和22c之间，以滑动方式在长度方向联接它们，同时在厚度方向将它们固定在一起。
如图14所示，这些一个叠在另一个上面的隔离物22a、22b、22c安装在模型2上，以介于模型2和无线电发射机3之间。采用这种配置，通过滑动隔离物，可以只将隔离物22a置于模型2和无线电发射机3之间，或如图14所示插入两个隔离物22a和22b，或插入隔离物22a、22b、22c。以此方式，介于模型2和无线电发射机3之间的隔离物22的厚度可以变化。堆叠的隔离物22的数量不限于三个，而是可以适当增加或降低，堆叠的隔离物22a、22b和22c的各个厚度可以选择成彼此不同。
如图15A所示，把手22例如粘接地固定到模型2中探针插孔21的开口端，并在与探针插孔21相反方向延伸，以便例如在如图8所示为了扫描和测量的目的测量人员的手4′靠近把手23时，使得无线电发射机3辐射的电磁波不会随着手4′移开无线电发射机3而受到手4′的影响。把手23由诸如丙烯酸树脂、含有树脂的氟、发泡苯乙烯树脂或木材的低介电常数材料制成。电磁场探针1的引线1a穿过形成在把手23内的与探针插孔21相通的开口26。在该示例中，粘结剂14填充进开口26中，将探针1固定到模型2上。如图15B所示，把手23可以在模型2上安装成在垂直于探针插孔21延伸方向的方向上延伸。
头部仿真模型2的构型不限于上述球体，而是可以呈现几何简单构型，例如图16A所示的椭圆体、图16B所示的立方体、图16C所示的长方体、或图16D所示的实心圆柱体，只要起到模拟人体头部的目的即可。任何情况下，它都具有大约为正常人头部体积1/8倍的体积，或者更小，即，5×105mm3。并非局限于模拟人体头部的模型，具有图16A至D所示构造的仿真模型可得以构造成模拟人体如胳膊或躯干部位。任何情况下，它的体积等于或小于被模拟的人体部位正常体积的1/8倍。
通过将模型构造成球体或图16A至D所示的几何形状简单构造，未形成探针插孔21的模型2内的电磁场分布可以采用无线电发射机3作为偶极子以解析法获得，电磁场探针1的标定系数根据这些解析结果确定。
通过构造模拟人体头部构造的模型2，或者如图17A所示用正方形平面2a作为前表面模拟头部前脸，形成探针插孔21，使得其从后侧延伸到靠近前表面2A的一点，并在其中插入电磁场探针1，可以构造吸收功率测量组件7，其可以与作为无线电发射机3的无线电收发器一起使用。单点划线表示的眼睛和鼻子可以呈现为对应于实际眼睛和鼻子的构型，或者为了方便可以为一简单平面，其上有代表前脸的点标记。或者，如图17B所示，正方形平面2a可以设置有模拟脸部侧面的前表面，电磁场探针1可以插入其中，以构造当利用移动电话作为无线电发射机3时可以使用的吸收功率测量组件7。单点划线表示的耳朵可以构造成对应于实际耳朵，或者为了方便可以为一简单平面，带有代表脸部侧面的点标记。当这种模型构造较为复杂时，电磁场的分布不能通过分析得到，以确定电磁场探针1的标定系数，但是有限差分时域方法可以用于从数字(numerically)上得到电磁场的分布，电磁场探针1的标定系数可由此确定。
尽管上述说明主要针对用固体电介质10′构造的模型2，但如图7B所示的液体介质10封闭在密封容器11中的那类模型2也可以用作在图9至17所示实施例中使用的模型。在该例中，由于液体介质10密封，成分蒸发导致的电磁场特性的老化效果可被防止，同时有利于操纵。
第二实施例图18示出了本发明另一方面的实施例，对应于图1至17所示的部位由上述使用的相同附图标记表示。
提供了模拟人体电磁场特性的模型2。在该例中，不需要模拟人体部位的结构。图18表示这样的布置，其中模型2形成为呈较为扁平立方体形式的固体电介质10′。探针插孔21形成在模型2一个表面中并延伸到相对表面2a附近。电磁场探针1插入探针插孔21内端中并固定在其中，由此形成吸收功率测量组件7。可以例如借助粘结剂14固定电磁场探针1，如图7A所示。
无线电发射机3设置在模型2内接近电磁场探针1的位置，扫描机构100进行扫描，同时无线电发射机3与模型2相对设置。在图18所示示例中，无线电发射机3靠近位于探针1附近的模型2的表面2a并与之成平行关系设置，同时无线电发射机3如移动电话的天线5从壳体3a拔出。无线电发射机3安装成壳体3a由固定器4握持。
扫描机构100可以包括驱动螺杆121、122，它们例如沿着矩形框架形状基座110的一对平行侧面伸出，并由四个支承111可旋转支承。同样，驱动螺杆123、124由支承111可旋转地安装在其它对平行侧面上。平行于驱动螺杆121、122延伸地支承杆131在其相对端形成有螺纹孔，它们与驱动螺杆121、122螺纹配合。而且，平行于驱动螺杆123、124延伸的支承杆132在其相对端形成有螺纹孔，它们与驱动螺杆123、124螺纹配合。支承杆131和132在垂直于与无线电发射机相对设置的模型2表面的方向上彼此稍微偏离。
如图18B所示，成对的相对倒L形配合件141a和141b、141c和141d、142a和142b及142c和142d固定安装在固定器4的与模型2相对设置的表面4a上，支承杆131穿过成对的配合件141a、141b、141c和141d之间，以至于可在这些配合件端部和固定器4表面4a之间滑动。以相同方式，支承杆132穿过成对的配合件142a、142b、142c和142d之间，以至于可以滑动。然而，注意到支承杆132的相对横向边缘容纳在形成于配合件142a-142d中的沟槽中，由此限制了它在垂直于固定器表面4a方向上的运动。
该结构形成为驱动螺杆121、122可由包括例如电机的控制器151在前、后方向上驱动而旋转，驱动螺杆123、124可以由类似的控制器152在前、后方向上驱动而旋转。吸收功率测量组件7安装在固定于基座110上的支承160上，从而模型2表面2a靠近由固定器4固定的无线电发射机3设置并与其相对。
因而，当驱动螺杆121、122转动时，支承杆131取决于其旋转方向沿着螺杆121、122移动，由此无线电发射机3也在相同方向移动。当驱动螺杆123、124转动时，支承杆132取决于其旋转方向沿着螺杆123、123转动，由此无线电发射机3也在相同方向移动。因此，通过控制控制器151、152，可以进行探针1的关于无线电发射机3的二维扫描，如轨迹6所示，该轨迹在该图中显示出偏移。例如，二维扫描能够测量在模型2整个表面2a上的从无线电波吸收的功率，同时无线电发射机3的天线馈入点3b与探针1相对设置。图19借助示例示出在模型2表面2a上的阴影所示区域9可以相对于无线电发射机3测量。应注意到电磁场探针1所测量的是扫描轨迹6上的值，相邻扫描线之间的空隙S的值从相邻测量值内插法获得。为了减少测量时间，不是采用连续测量，而是测量在扫描线上以间隔进行，间隔中的值从相邻测量值内插法获得。相邻扫描线之间的间隔可以选择成例如大约1cm。测量(区域)9的范围优选是由无线电发射机3的纵向长度(包括天线长度在内)和横向长度确定的矩形范围。
所用的模型2可以包括封闭容器11，该容器以与图18A所示相同方式构造并且形成有探针插孔21，液体介质10填充进该插孔中，如图20所示。
扫描机构100允许吸收功率测量组件7相对于无线电发射机二维扫描，并因而由对应于模型2的人体各部位自无线电波吸收的功率可以高定位精度地加以测量。此外，获得了类似于根据图1所示测量技术的测量结果，其中探针1为了扫描而移动，采用使用液体介质10的模型2，同样可以避免由于蒸发导致液体介质10的响应变化。
如图21所示，多个电磁场探针1以线性阵列固定地安装在模型2内。无线电发射机3的移动扫描获得了图19所示的测量值范围，该范围具有对应于在电磁场探针1阵列方向上的电磁场探针1之间的间隔S1的行程(stroke)。图21中，探针1在平行于无线电发射机3长度方向的方向上排列，但是可以在垂直于长度方向的方向上排列。
如图22所示，多个电磁场探针1可以在靠近模型2表面2a的平面中成矩阵排列。在该示例中，在图19所示范围上的测量值可以这样获得，即，在电磁场探针1阵列的一个方向上扫描过对应于间隔S1的行程，并且在阵列的另一个方向上扫描过对应于间隔S2的行程。同样，位于测量点之间的一个或多个值从相邻测量值内插法获得。考虑到这些因素，设置在模型2内的探针1的数量可设想成从1至大约10，探针之间的间隔优选为S1＝S2＝20mm左右。
通过图21所示配置，扫描形成比图18所示示例中的短，而测量可以在较短时间间隔内完成，扫描机构100可以构造成紧凑形式。采用图22所示实施例，测量的时间间隔可以更短，扫描机构可以构造成较小。
如图23所示，当无线电发射机3在移动扫描期间到达位置A或者当无线电发射机3的大部分相对模型2定位时，则无线电发射机3的辐射特性受模型2的强烈影响；但是，在位置B或者当无线电发射机3的大部分没有相对于模型2设置或者与其未对准时，无线电发射机3的辐射特性受到模型2和空气的影响。
考虑到此，如图24所示，模型24的构造可以选择成从无线电发射机3看时具有无穷大尺寸的平板形式，无线电发射机3相对板状模型2的一个表面中心部分设置。以此方式，模型对无线电发射机3辐射特性的影响在无线电发射机移动扫描期间在其任何位置上都基本上均匀。当靠近无线电发射机3的人体部位更加平面化并且其面积更大时，无线电波的吸收发生得更加强烈。因而，当吸收功率测量装置以图24所示方式构造时，可以进行最大值估算。为了使模型2从无线电发射机3看来具有无穷大尺寸，在天线5延伸方向上测量的其长度L1应该等于或大于0.6λ，在垂直于天线5方向上的其长度L2应该等于或大于0.5λ，且其厚度L3应该等于或大于0.3λ，其中λ表示无线电发射机3发射的无线电波的波长。
模型2可以是如图7、16和17所示模拟实际人体各个部位的，或者是采用了几何简单构造中的一种。然而，模型2体积不必要等于人体对应部位的体积。任何情况下，例如，利用图18所示的扫描机构100等通过吸收功率测量组件7和无线电发射机3相对彼此移动扫描进行测量。
在扫描机构100中使用带式运送机示于图25中。带式运送机31在其宽度上基本保持水平并基本水平的运行。带式运送机31的驱动机构未在附图中示出。安装在支承160上的模型2固定地安装在带式运送机31之上。靠近探针1定位的模型2的表面2a以相对于带式运送机31顶表面间距D1而与带式运送机31相对设置。无线电发射机3放置在带式运送机31上，从而其长度方向在带式运送机31的横向上延伸，而壳体3a的厚度方向垂直于带式运送机31顶表面延伸。基本上，无线电发射机3的整个长度经过模型2的下部，间距D1选择成使得模型2表面2a尽可能的靠近无线电发射机3设置。
无线电发射机3放置在带式运送机31的上游部分，随着无线电发射机3经过模型2下部，在无线电发射机3和吸收功率测量组件7之间进行线性扫描，因此能够测量。由于这种配置，当无线电发射机3接连地放置在带式运送机31上时，对于一定数量的无线电发射机3，可以自动测量模型2吸收的功率。
如图26所示，当多个电磁场探针1设置在模型2内、作为带式运送机31横向上的一个阵列时，仅仅将无线电发射机3放置在带式运送机31上可以允许将吸收功率的测量范围扩展至二维平面。此外，如图27所示，当多个电磁场探针1相对于带式运送机31横向设置成倾斜阵列时，电磁场探针1可以彼此保持远离。这就允许模型2的等效介电常数和导电率在用于固定电磁场探针1的探针插孔21的影响减弱的情况下减小。在该示例中，平板形状的模型2具有从无线电发射机3看的无穷大尺寸，由此只要无线电发射机3相对模型2设置，就能防止无线电发射机3的辐射特性和天线反射的功率改变。
如图28所示，数量可以为三个、具有相同构型并由相同材料制成的多个模型2在带式运送机31运行方向固定安装成一阵列。然而，电磁场探针1在从带式运送机31横向看到的相互不同位置上固定安装在各个模型2中。该这种情况下，模型2具有相当于人体部位的尺寸。例如，可以采用图2、18A和20所示的模型2。以此方式，二维扫描的测量值包括人体部位结构的分布，而各个模型2的反应受到电磁场探针1的较小影响。不同模型2之间电磁场探针1的位置转移可以在带式运送机运行方向上选择，而不是在带式运送机横向上选择，或者可以选择成任何其它适合的方式。
如图29所示，例如，数量可以为三个、具有相同构型并由相同材料制成的多个模型2可以在带式运送机31运行方向固定安装成一阵列，电磁场探针1安装在相同位置，例如在各个模型2的中心。随着带式运送机31运行，每个无线电发射机3经历由三个吸收功率测量组件在相同条件下的吸收功率测量。对每个无线电发射机3的多个测量值的平均值可以选择为限定从来自这个无线电发射机3的无线电波吸收的功率，或者在对每个无线电发射机3的测量值中的最大致可以选择为限定从来自这个无线电发射机3的无线电波吸收的功率。确定该平均值或最大值的过程在图7所示的计算和显示装置80中进行。
在图30所示的示例中，位置传感器51安装在模型2上，以便提高测量位置精度。位置传感器51安装在模型2上，以便可以确定其相对于探针1的位置，由此检测位置传感器51是否相对无线电发射机3定位。例如，通过在垂直于模型2表面2a方向上辐射红外脉冲光束，以及确定直到反射的红外脉冲被接收的时间间隔或反射的红外脉冲的强度，位置传感器51检测它是否相对于无线电发射机3定位。随着扫描机构执行无线电发射机3的二维移动扫描，可以绘制无线电发射机3已经被检测的每个点，由此相对模型2的无线电发射机3的结构得以检测。由于在平行于扫描平面的平面中的探针1和位置传感器51之间的相对位置是固定的并预先知道，所以相对于检测到的无线电发射机3结构的探针1的各个测量点的位置可以确定，而且当无线电发射机3的结构高精度确定时，探针1测量点的位置可以相应的精度确定。
当图25所示的带式运送机31用作扫描机构时，以恒速运行带式运送机31和以给定时间间隔将无线电发射机3放置在带式运送机31上使得特定无线电发射机3到达探针1的位置时的时间可以确定，即用带式运送机31的运行速度除无线电发射机3放置在带式运送机31上的位置与吸收功率测量组件7之间的距离。在该示例中，如果位置传感器51也如图30所示用在吸收功率测量组件7中，如果无线电发射机3放置在带式运送机31上的位置错位或者放置它的时间间隔不均匀的话，相对于无线电发射机3的探针1的测量位置可以通过由位置传感器51检测无线电发射机3的到达而得以正确确定。
如图31所示，通过将位置传感器51设置成围绕探针1，则无线电发射机3和探针1之间的位置关系可以以较高精度确定。
图32示出了示范性构造，其中吸收功率测量组件7和扫描机构100封闭在无线电吸波箱中。由于这种结构，可以防止电磁场探针1不会检测不需要的无线电波，并防止无线电发射机3辐射的无线电波泄漏到外部。
当扫描机构带有带式运送机31时，无线电吸波箱41的一对相对壁形成有成相对关系的开口41a、41b，使得带式运送机31穿过其中，且金属管42a、42b安装成与开口41a、41b连接，如图33所示。管42a、42b的开口选择成它们的截止频率高于无线电吸波箱41内的无线电发射机3辐射的无线电波频率，因此防止无线电发射机3的无线电波穿过管42a、42b。或者，金属织成的布43a、43b连接到无线电吸波箱41的开口41a、41b的上边缘并自其悬挂，如图34所示，因此导致布43a、43b在无线电发射机3穿过开口41a、41b时不阻挡无线电发射机3。
采用液体介质10以及固体电介质10′的模型也可以用在图21至34所示的实施例中。根据第二实施例，探针1设置在距模型中面对无线电发射机3的表面2a在20mm之内也是理想。
权利要求
1.一种吸收功率测量装置，包括插入到模拟人体部位的结构和电磁特性的模型内部的电磁场探针，其中从外部辐射到仿真模型上的无线电波的电场或磁场的场强借助电磁场探针得以测量，人体部位吸收的无线电波功率根据测量值得以评估；其中，模型和电磁场探针一体地连接在一起。
2.根据权利要求1所述的吸收功率测量装置，其中，模型的体积等于或小于人体该部位体积的1/8倍。
3.根据权利要求1所述的吸收功率测量装置，其中，朝向辐射无线电波的辐射源定位的模型的至少一部分附着有包括低介电常数材料的隔离物。
4.根据权利要求3所述的吸收功率测量装置，其中，隔离物的厚度在1至20mm范围内。
5.根据权利要求3所述的吸收功率测量装置，其中，隔离物是可拆除的。
6.根据权利要求3所述的吸收功率测量装置，其中，隔离物具有可变的厚度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的吸收功率测量装置，其中，人体的该部位代表头部，模型的体积等于或小于5×105mm3。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的吸收功率测量装置，其中，电磁场探针设置在距模型中朝向辐射无线电波的辐射源设置的表面20mm之内。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的吸收功率测量装置，其中，模型附着有由低介电常数材料制成的把手。
10.一种吸收功率测量装置，包括设置在模拟人体电磁特性的模型之内的电磁场探针，其中从外部辐射到模型上的无线电波的电场或磁场的场强借助电磁场探针得以测量，人体吸收的无线电波功率基于该测量值评估；还包括在模型和无线电发射机之间产生相对移动的扫描机构。
11.根据权利要求10所述的吸收功率测量装置，其中，多个电磁场探针设置在模型内。
12.根据权利要求10或11所述的吸收功率测量装置，其中，模型是平板形式，并且其尺寸相对于作为辐射无线电波的辐射源的无线电发射机的尺寸基本上为无穷大。
13.根据权利要求10所述的吸收功率测量装置，其中，扫描机构包括带式运送机，而模型以相对关系固定安装在带式运送机上，同时作用为辐射无线电波的辐射源的无线电发射机放置在带式运送机的面对模型的表面上。
14.根据权利要求13所述的吸收功率测量装置，其中，多个电磁场探针在带式运送机横向方向上设置成阵列。
15.根据权利要求13所述的吸收功率测量装置，其中，模型是尺寸相对于无线电发射机的尺寸基本上为无穷大的平板形式，多个电磁场探针相对于带式运送机的横向设置成倾斜阵列。
16.根据权利要求13所述的吸收功率测量装置，其中，多个相同模型在带式运送机的运行方向上以阵列固定安装，设置在各个模型内部的电磁场探针在各个模型中采取不同位置。
17.根据权利要求13所述的吸收功率测量装置，其中，多个相同模型在带式运送机的运行方向上以阵列固定安装，设置在各个模型内部的电磁场探针采取相同位置。
18.根据权利要求10、11、13、14、16和17中任一项所述的吸收功率测量装置，其中，模型的结构模拟人体部位的结构。
19.根据权利要求10、11和13至17中任一项所述的吸收功率测量装置，还包括设置在模型内的位置传感器，以检测作为辐射无线电波的辐射源的无线电发射机的存在与否。
20.根据权利要求10、11和13至17中任一项所述的吸收功率测量装置，还包括其中容纳模型和扫描机构的无线电吸波箱。
全文摘要
本发明公开了一种吸收功率测量装置。该装置包括插入到模拟人体部位构造和电磁特性的头部仿真模型(2)内部的电磁场探针(1)，其中从外部辐射到头部仿真模型(2)上的无线电波的电场或磁场的场强借助电磁场探针(1)得以测量，头部吸收的无线电波功率根据测量值得以评估；头部仿真模型(2)包括模拟人体头部构造和电磁特性的固体电介质(10′)，或者模拟人体头部电磁特性并填充到模拟人体头部构造的封闭容器(10)中的液体电介质(10)。固体电介质(10′)的体积或封闭容器(11)的体积等于或小于5×10
文档编号G01N22/00GK1473268SQ02802769
公开日2004年2月4日 申请日期2002年8月8日 优先权日2001年8月8日
发明者井山隆弘, 垂泽芳明, 上林真司, 野岛俊雄, 司, 明, 雄 申请人:株式会社Ntt都科摩