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1、2023/2/28,张宪华 HuiZhou HWD,手机天线研发流程及SAR测试介绍,2023/2/28,手机天线研发流程,2023/2/28,天线主要参数,辐射方向图方向性增益效率极化阻抗带宽VSWRReturn loss,2023/2/28,手机常用内置天线装配方式,1）Stamping+Support,2）单个Stamping,2023/2/28,手机常用内置天线装配方式,3）单个FPC,4）Support+FPC,2023/2/28,手机常用内置天线装配方式,6）Support+FPC+弹片触角,2023/2/28,手机天线测试,Passive:1,VSWR 2,Return Loss
2、 3,效率Active:1，OTA（Over the air）2，SAR（Specific Absorption Rate）3，HAC(Hearing Aid Compatibility),2023/2/28,天线辐射能力,天线辐射能力=总输入功率-S11-S21如果要让天线辐射能力高，我们需要S11越小越好，即匹配越好，越接近50 Ohm.S21越小越好，即金属内部损耗小。,2023/2/28,2023/2/28,手机天线研发流程,可行性评估阶段（15-30天）Mockup阶段（30-40天）Proto阶段（30-40天）PIO阶段(14天左右)Lot0（7天）Lot1（7天）,2023/2
3、/28,手机天线研发流程,可行性评估阶段 1，ID和MED的配合 2，天线空间，环境的评估 3，无源测试报告的提供（2-3天）1）VSWR 2）Return Loss 3）效率 4，3D图纸的提供（2-3天）,2023/2/28,手机天线研发流程,Mockup阶段 1，调试样机的准备工作（1天）2，快递调试样机到供应商（1-2天）3，提供有源测试报告，包括OTA，SAR,HAC（14-15天）4，PK，确定供应商（2天）4，支架软模（8-11天）+修模（3-4天）5，供应商外发弹片样品（4-5天）6，热熔装配（2-3天）7，送样（2天）,2023/2/28,手机天线研发流程,Proto阶段 1
4、，调试样机的准备工作（1天）2，快递调试样机到供应商（1-2天）3，有源测试报告，包括OTA，SAR,HAC（14-15天）4，弹片硬模（8-12天）+修模（3-4天）5，支架硬模（10-15天）6，热熔装配（2-3天）7，送货（2天）,2023/2/28,手机天线研发流程,PIO阶段 1，天线验证（1周）2，弹片修模（4-5天）3，天线验证（2-3天）,2023/2/28,手机天线研发流程,Lot0阶段 天线验证(1周),2023/2/28,三家供应商的模具时间,2023/2/28,SAR测试介绍,2023/2/28,什么是SAR？,SAR是英文Specific Absorption Rat
5、e的缩写，是计量多少无线电频率辐射能量被身体所实际吸收的表示单位，称作特殊吸收比率或者SAR。SAR的表示单位：瓦特每千克（W/kg）或者毫瓦每克（mw/g）。SAR的准确定义：给定密度（）的体积微元（dV）内质量微元（dm）所吸收（消散）的能量微元（dW）对时间的微分值就是SAR：,2023/2/28,SAR也可用下面任何一个式子得到：,式中：SAR比吸收率，单位是瓦特每千克；E组织内电场强度的rms值，单位是伏每米；介质导电率，单位是西门子每米；组织密度，单位是千克每立方米；ch组织的比热容，单位是焦尔每千克和开尔文；,组织内初始时刻温度对时间的微分，单位开尔文每秒。,2023/2/28,
6、移动电话电磁辐射的危害性？,在手机电磁辐射是否会给人体健康带来确定性危害方面，存在着彼此矛盾的各种报告，尤其是由于可能存在非热效应，而这些效应是否会对人体健康带来危险目前还不明确，因此还需要进一步的和长时间的科学研究。目前并没有令人信服的证据证明各种收发信机，尤其是移动电话的电磁辐射会对人体健康造成影响，但是从人体安全的角度出发，世界各个国家和地区都基于现有的研究成果纷纷制定电磁辐射指令和标准,2023/2/28,SAR限值（北美、韩国、台湾）,单位：W/kg；“局部”是以1 g人体组织的平均值；“手、手腕、足、足踝”是以10 g人体组织的平均值“全身”是以主要测量区域的平均值计算。,2023
7、/2/28,SAR的限值（欧洲、澳洲、日本）,单位：W/kg；“局部”是以10 g人体组织的平均值；“手、手腕、足、足踝”是以10 g人体组织的平均值“全身”是以主要测量区域的平均值计算。,2023/2/28,国际SAR限值标准的提出依据:,在美国，1985年FCC就已经实施了有关无线电对环境辐射的安全指南，FCC关于人类暴露于RF电磁场的危害的指南主要源于两个专业组织的建议书(辐射保护与测量委员会)NCRP与（电气与电子工程师研究院）IEEE。欧洲和其他地方的国家采用“国际非电离无线电保护委员会”(ICNIRP)制定的辐射指南。,2023/2/28,基本限值（ICNIRP限值）,直接根据已确
8、定的健康效应而制定的暴露在时变电场、磁场和电磁场下的限值；根据场的频率的不同，用来表示此类限值的物理量有电流密度（J）、比吸收率（SAR）和功率密度（S）；只有被暴露者体外空气中的功率密度可以迅速轻易地测量；,2023/2/28,参考限值（ICNIRP限值）,参考限值是从相关的基本限值用测量和/或计算技术导出的，个别是基于暴露在电磁场中的感觉和不利的间接影响提出来的；导出的物理量是电场强度(E)、磁场强度(H)、磁通量密度(B)、功率密度(S)和流过肢体的电流(IL)。反映感觉和其他间接效应的物理量是接触电流(IC)和用于脉冲场的“比吸收能”(SA)；遵守参考限值可以保证遵守对应的基本限值。如
9、果测量或计算值超过参考限值，并不意味着基本限值一定被超过。但是，一旦超过参考限值，则必须检验其与基本限值的符合性，并决定是否有必要采取额外的保护措施。,2023/2/28,ICNIRP导则基本限值,2023/2/28,基本限值：比吸收率,比吸收率：Specific Absorption Rate（SAR）定义为生物体单位时间(s)，单位质量(kg)所吸收的电磁能量，其单位是W/kg。ICNIRP导则中基本限值的根据4 W/kg(全身平均值)是热效应的基本限值，当SAR达到4W/kg时会对人体产生显著的不良效应；在该基本限值的基础上，采用10倍的安全系数作为职业人群接受照射的限值：0.4W/kg
10、(全身平均)；在该基本限值的基础上，采用50倍的安全系数作为普通人群接受照射的限值：0.08W/kg(全身平均)。,2023/2/28,基本限值：比吸收率,比吸收率：Specific Absorption Rate（SAR）定义为生物体单位时间(s)，单位质量(kg)所吸收的电磁能量，其单位是W/kg。ICNIRP导则中基本限值的根据4 W/kg(全身平均值)是热效应的基本限值，当SAR达到4W/kg时会对人体产生显著的不良效应；在该基本限值的基础上，采用10倍的安全系数作为职业人群接受照射的限值：0.4W/kg(全身平均)；在该基本限值的基础上，采用50倍的安全系数作为普通人群接受照射的限值
11、：0.08W/kg(全身平均)。,2023/2/28,移动电话SAR适用标准,标准（限值）国际：ICNIRP导则，3G TR 34.925美国：ANSI C95.1，1.6 W/kg(1g)欧洲：EN 50360(2001)，ETSI TR 134.925，2.0 W/kg(10g)标准（测量方法）美国：IEEE Std 1528-2003欧洲：EN 50361(2001)中国：YD-T 1644.1-2007,2023/2/28,对SAR测量系统的总体要求,基本构成人体模型（含人体组织模拟液）被测物夹具扫描定位系统SAR测量装置,2023/2/28,测试系统环境的要求,环境温度18-25，温
12、度的变化不超过2；避免射频噪声、ELF噪声（照明系统、探头定位系统、实验室电源接地等等）、静电效应（探头移动、人的走动等等）对SAR测试值的影响；环境噪声（EUT不发射信号时）小于0.4W/kg的3%，也就是12 mW/kg；如果测量在射频受控环境中进行，比如电波暗室，可以一年进行一次射频检查。避免环境反射对SAR测试值的影响（例如线缆、地板、墙壁、被测物定位器等），反射信号应小于EUT的SAR的3%；,2023/2/28,人体模型,标准的模型形状是根据人体学研究中90成年男子头部的研究报告而制定的，模型的耳朵模拟人使用手持设备时耳朵的扁平状态。点M是嘴部参考点，LE是左耳参考点（ERP），R
13、E是右耳参考点（ERP）。这些必须标注在模型的外表面上便于根据模型进行无线设备的重复定位。,2023/2/28,人体模型,模型的外壳材料应该对于组织模拟液配方中用到的化学成分具有抵抗力。包括耳朵间隔在内的人体模型的外壳应该由低介电常数、低损耗材料制成（tan()0.05,5）。与SAM标准模型的CAD文件相比，人体模型的形状制造公差应小于0.2mm。除了耳朵及其延伸部分外，在手机投影内的任何区域，壳体的厚度为(20.2)mm。低损耗的耳朵间隔器（与头部模型相同的材料）应该在ERP和组织模拟液边界之间提供6mm的间隔，且公差为0.2mm。在头部正中间从前到后平面的1.0cm带状区，制作公差应该是
14、1.0mm。,2023/2/28,人体组织模拟液,盛放于人体模型内的组织模拟液的电介质特性如右表所示（头部液体）。在频率范围内的其它未给出的频点，特性参数可通过内部插值得到。,2023/2/28,组织模拟液组成成分,纯度98%的蔗糖（降低相对介电常数）纯度99%的盐（NaCl，增加电导率）电阻不小于16 M欧姆的去离子水；纤维素（HEC）（增加粘滞度和保持蔗糖的溶解状态）防腐剂（防止细菌和微生物的影响）二亚甲基乙二醇丁基醚(DGBE)、丙二醇、乙醇或乙二醇（降低相对介电常数）,2023/2/28,测量准备,基本准备在SAR测量前24小时内必须对组织模拟液的电介质特性进行测量。测量电介质特性时，
15、组织模拟液的温度应与SAR测量过程中相同，且温度变化不能超过2。（1）对于300MHz2GHz之间的频率，测得的导电率和介电常数应在表1目标值的5以内。（2）对于2GHz3GHz之间的频率，测得的导电率应在表1目标值的5以内，对测得的相对介电常数的允许公差可放宽至不超过表1目标值的10，但是必须采用可获得的配方尽可能地接近表1目标值。介电常数与目标值的偏差对SAR的影响应包含在不确定度评定中。对于水平布置的人体模型，装入其中的组织模拟液深度至少应在ERP之上15cm。测量前应仔细搅拌液体，并保证没有气泡。应注意避免液体表面的反射，在300MHz3GHz频率范围内这是靠15cm的液体深度来实现的
16、。液体的粘性不应妨碍探头的移动。,2023/2/28,测量准备,系统检查在SAR测量前必须对系统进行检查。系统检查的目的在于确保系统工作时满足其规格要求。系统检查是一项可再现的测量，以保证系统在进行符合性测量时可以正常工作。执行系统检查旨在用于检查短期内可能存在的漂移和系统其它的不确定度，例如：液体参数的变化；组件故障；组件漂移；设置中的操作失误或软件参数的错误；系统中的不利条件，例如射频干扰。系统检查是一项完整的1g或10g平均SAR测量。将1g或10g平均SAR测量值归一化至标准场源的输入功率目标值，并和相应测量频率、标准场源以及特定的平坦模型下的1g或10g平均SAR目标值进行比较。确定
17、各次系统检查的误差，必须在系统检查目标值的10之内。进行系统检查时测量频率应该在被测设备中间频率的10之内。,2023/2/28,测量准备,待测无线设备的准备应该使用被测无线设备自身内部的发射机。天线、电池和附件都应是制造商指定的。测量前电池应充满电，测量过程中不应有其它外部电缆连接。使用内部测试程序或适当的测试设备（接着天线的基站模拟器）来控制设备的输出功率和工作频率（频道）。对靠近耳边使用的情况，无线设备应被设置在最高功率电平发射。电磁照射测试应基于被测设备的功能和照射特性来进行。例如：工作模式、天线配置等。对于最终商业版本的产品应在所有的正常工作配置（没有连接任何电缆）下进行测试。在产品
18、上连接线缆很有可能改变产品上的金属和导电部分的射频电流分布。此外，如果使用原型样机进行测试，那么必须证实其商业版本有完全相同的机械和电特性。如果这一点得不到保证，就必须重新对未修改的商业版产品进行抽样测试。如果被测设备不能在最高的时间平均功率电平上工作，那么可以在较低的功率上进行测试，然后把测试结果按比例换算到最大输出功率对应的值，前提条件是被测设备的SAR响应是线性的。,2023/2/28,测量准备,无线设备相对于模型的定位标准规定了手机在头部模型上的两种测试位置“贴脸”和“倾斜”。手机应在这两种位置下分别在SAM模型的左侧和右侧进行测试。如果手机结构特殊，按照标准描述的正常使用位置不能实现
19、，比如不对称的手机，应当将手机定位于代表手机正常使用状态的位置，并在报告中对此进行详细记录。,2023/2/28,测量准备,典型直板手机,典型翻盖手机,2023/2/28,测量准备,“贴脸”位置,“倾斜”位置,2023/2/28,测量准备,测量频率被测设备应当在所有的发射频道都符合照射标准的要求。但是，在每一频道下进行测试不切实际也没有必要。对于手机的每一工作模式，应当在最靠近中心发射频率的频道进行测试。如果发射频段的带宽超过了其中心频率的1%，那么在发射频段的低端频率和高端频率的频道也应当进行测试。如果发射带宽超过了其中心频率的10%，应按照下述公式确定测试频道的数目，,2023/2/28,
20、测量步骤,2023/2/28,测量步骤,1、从模型内表面起在其法线方向上10mm或更小范围之内测量局部SAR。测量点可以贴近耳朵；2、在模型内（区域粗扫阶段）测量SAR的分布。SAR的分布是沿着模型一侧的内表面进行扫描的，至少在比手机和天线的发射区更大的区域内进行扫描。空间网格步长应该小于20mm。如果使用表面扫描，那么探头偶极子的几何中心和模型内表面之间的距离应该是8mm（1.0mm）或更小。在所有测试点上，建议（但不是必须的）探头与表面法线的夹角小于30。如果夹角大于30并且测量距离接近一个探头尖端直径，那么边界效应就会变得很大且与极化有关，因此需要考虑这个附加的不确定度。,2023/2/
21、28,测量步骤,3、从所扫描的SAR的分布中，确定SAR最大值的位置，同时也要确定在SAR最大值2dB以内的区域粗扫的局部最大值。仅当主要峰值在SAR限值2dB之内时（对于1g平均的1.6W/kg的限值是1W/kg，对于10g平均的2.0W/kg的限值是1.26W/kg），才需要测量其它峰值点。4、在最小体积为30mm*30mm*30mm（局部细扫阶段）内以8mm或更小的网格步长测量SAR值。垂直方向上的网格步长应该是5mm或更小。独立的网格应把中心定在3)步中所找到的每个局部SAR最大点。5、在与1)步完全一样的位置再次测量局部SAR。建议漂移不要超过5。,2023/2/28,SAR测量数据
22、的后处理,内插法如果测量网格的分辨率达不到用于计算给定质量内的平均SAR值所需的要求，就要在测量点之间进行内插。外推法用于测量SAR的电场探头通常包括三个非常接近的、相互正交的偶极子，并且封装在保护套中。测量（校准）点位于离探头尖端几毫米的地方，并且当需要明确SAR测量点的位置时，我们就要考虑这个偏移。,2023/2/28,SAR测量数据的后处理,平均体积的定义平均体积应该在一个能构建1g或10g质量的立方体。1000kg/m3的密度可表示头部组织的密度（不用模型中液体的实际密度）。1g立方体的边长应该是10mm，10g的应该是21.5mm。如果立方体与模型相交，应使它朝向接触模型表面的三个至
23、高点，或表面中心正切的一个正面。应修正立方体最接近于模型表面的一个面，使其与表面相吻合，并且所增加的体积要从立方体的相对面减去。找寻最大值为了寻找最大值，平均立方体应该在局部最大SAR值附近靠近模型内表面的局部细扫体积内移动。有最高的局部最大SAR值的立方体不应该在局部细扫体积的边缘/周边。如果发生这种情况，必须移动局部细扫体积并且重新测量。,2023/2/28,SAR测试系统DASY4,2023/2/28,SAR测试系统COMSAR,2023/2/28,SAR测试系统SARA2,2023/2/28,OTA 测试介绍,2023/2/28,OTA测试意义,OTA(over the air)-空中
24、性能测试，与传导测试相对应，空间三维测量。峰值有效全向辐射功率（Effective Isotropic Radiated Power EIRP）不能很好体现移动台的空中性能，在某个方向上最大值。实际应用中，操作者对移动台辐射性能影响需要测量三维空间性能与辐射性能相比，接收性能同样重要实际使用中，操作者对接收性能的影响需要测量三维空间接收性能,2023/2/28,OTA测试意义,2023/2/28,OTA测试项目,TRP(Total Radiated Power)总辐射功率：移动台在空间三维球面上的射频辐射功率积分值，反映了移动台在所有方向上的发射特性.TIS(Total Isotropic S
25、ensitivity)总全向灵敏度:移动台在空间三维球面上的接收灵敏度积分值，反映了移动台在所有方向上的接收特性.,2023/2/28,OTA测试标准,CTIA_Test Plan for Mobile Station OTA Performance YD/T 1484-2006 移动台空间射频辐射功率和接收机性能测量方法,2023/2/28,CTIA 3.0简介,2023/2/28,OTA测试系统,2023/2/28,ETS测试系统,2023/2/28,OTA测试系统介绍,2023/2/28,SATIMO 测试系统,2023/2/28,Thank you,Merci,Grazie,谢谢,Danke,
