5G移动终端电磁场曝露的分析与测量

发布时间：2021-05-25 19:47

　　第五代移动通信技术（5G）已经开始逐步推广和商用。目前,商用的5G移动终端主要工作在6 GHz以下（sub-6 GHz）频率范围,而按照第三代伙伴计划（3GPP）的规划,未来5G移动终端还会工作在毫米波频段,其中28 GHz和38 GHz附近频段可能最早实现商用。区别于传统sub-6GHz终端的天线,在毫米波频段移动终端将采用高增益天线尤其是阵列天线以对抗自由空间损耗。同时,毫米波在移动通信系统中的使用,引起了关于各个国际组织制定的电磁辐射防护标准是否能继续有效地衡量毫米波辐射危害的讨论和研究。在这样的背景之下,本文在以下几个方面做了研究和创新:1)按照5G移动终端毫米波天线的发展趋势,设计了不同尺寸的毫米波贴片阵列天线,结合人体头部多层组织模型和生物热传输方程,研究了不同尺寸贴片天线阵列、不同的波束扫描角度、不同的天线距离对人体组织内温度的影响,结果表明,天线贴近人体时,结构越紧凑的天线越容易在组织内造成更高的温度;垂直入射的波束比斜入射的波束更易使组织升温。2)采用毫米波贴片天线阵列,研究其在不同平均面积上作平均的功率密度与其导致的人体组织内上升温度的关系。结果表明,当毫米波天线阵... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
缩略语
术语表
1 绪论
    1.1 研究背景——5G移动通信技术的发展与挑战
    1.2 5G移动终端天线辐射对人体的影响及评估方法
        1.2.1 5G移动终端天线辐射与人体组织的热效应
        1.2.2 比吸收率
        1.2.3 功率密度
    1.3 5G移动终端功率密度测量方法
        1.3.1 直接测量法
        1.3.2 间接测量法
    1.4 论文主要内容和创新点
2 5G移动终端毫米波天线电磁辐射对人体温度的影响
    2.1 毫米波频段的功率密度标准问题
    2.2 5G毫米波移动终端天线与人体头部多层组织模型
        2.2.1 5G毫米波移动终端天线设计方案
        2.2.2 贴片天线阵列设计
        2.2.3 人体头部多层组织模型
    2.3 组织上升温度与功率密度的关系
        2.3.1 生物热传输方程
        2.3.2 天线功率密度的计算
        2.3.3 仿真设置
        2.3.4 天线在人体组织附近的辐射特性
        2.3.5 多层组织模型尺寸的合理范围
        2.3.6 人体头部组织中的上升温度
        2.3.7 组织上升温度与功率密度的相关性
        2.3.8 加热因子与平均面积的关系
    2.4 本章小结
3 关于5G移动终端电磁场总曝露水平的研究
    3.1 5G背景下的电磁场曝露比
    3.2 基于高斯分布近似的总曝露比表达式
        3.2.1 SAR的高斯分布近似
        3.2.2 PD的高斯分布近似
        3.2.3 基于高斯分布的总曝露比
    3.3 基于温度的总曝露比表达式
        3.3.1 当前总曝露比表达式与温度的关系
        3.3.2 SAR和功率密度与组织上升温度的关系
        3.3.3 基于温度的总曝露比表达式
    3.4 本章小结
4 一种5G毫米波移动终端功率密度的快速测量方法
    4.1 当前毫米波天线功率密度的测量难题
    4.2 等效电磁流法
        4.2.1 等效电磁流法理论基础
        4.2.2 等效电磁流法在毫米波功率密度测量中的适用性
    4.3 5G移动终端毫米波天线的功率密度测量
        4.3.1 天线结构设计
        4.3.2 天线的中间场测量与仿真
        4.3.3 天线功率密度测量
    4.4 影响等效电磁流法还原效果的因素
        4.4.1 角分辨率
        4.4.2 相位测量误差
        4.4.3 天线在球坐标系中的位置偏移
    4.5 与其他测量方法的比较
    4.6 本章小结
5 总结与展望
    5.1 本论文工作内容的总结
    5.2 未来工作的展望
参考文献
作者简历



本文编号：3205906