摘要 本文设计了一个工作频率在0.9GHz和1.8GHz的双频带PIFA天线，为了研究该双频天线对人脑辐射的问题，分别在接地平面和辐射体分别靠近人脑的情况下，我们改变地平面尺寸以及天线与人脑的距离，通过计算对人脑比吸收率(SAR)的数值来分析天线对人脑的辐射影响.为了探究在SAM标准人脑模型对接地平面影响所产生的SAR值系统性偏差，本文测定了双频带PIFA天线对1 g和l0g的人脑平均SAR值.研究结果将对需要一个小接地平面的PIFA天线设备是非常有用的. 关键词 PIFA；人脑辐射；比吸收率（SAR）
双频带天线研究背景及意义 由于电子元件制造技术的进步，自1980年代以来，日常生活中看到越来越多的各种手持无线设备.随着移动通信的快速发展，许多类型的天线被应用于手机.移动通信的快速发展要求天线应用于手机要有小型化、宽带、多波段等特点，平面倒F天线(PIFA)是应用于无线通信最广泛的设备，因为尺寸小、重量轻、剖面低、造价便宜、机械强度好、频带宽、效率高、增益高、受周围环境影响小、对人体辐射伤害小、覆盖频率越多等一系列优点[1][2][3][4].它的基本结构不仅使用平面天线辐射单元作为辐射体，还使用接地平面作为反射面. 天线是无线通信的最重要的组件之一,也是移动通信是无线通信的关键内容.无线移动通信系统主要采用TDMA、CDMA和GSM.主要移动运营商中国移动和中国联通在2 g网络用于GSM通信系统.GSM蜂窝系统的开发,主要包括GSM900MHz GSM1800MHz GSM1900MHz.双频手机一般开关GSM 900 MHz和GSM 1800MHz频带之间.因此,本研究双频天线将主要集中在这两个频带. 当今生活中，移动通信不但正在加速改变着人们的生活，而且由于其日益普及所造成的电磁辐射也给人们的健康带来了一定的影响，其中手机辐射对人体的健康影响已经是全社会所关心和讨论的热点话题，而现今在环保成为人们对未来世界发展的共识时，对于这一问题的争论，可以说这可能在相当程度上对移动通信业的发展产生影响.电磁辐射与人类的相互作用引起了公众对潜在的健康影响和医疗使用的射频(RF)和微波辐射[5][6]的关注.世界上大多数国家已经建立了关于SAR值的限制，包括IEEE std.1528 - 2003和IEC 62209 - 1.其中，利用SAM仿真的人脑模型是为手机的峰值空间的平均SAR值提供的一个保守估计.
人脑模型研究背景及意义 在电子电路中，交变的电路会向它周围的空间放射电磁能，从而形成交变的电磁场. 电磁场对人体会产生相应的作用，主要包括两个方面：致热效应和非致热效应. 其中致热效应当是指：当人体暴露在比较强的电磁辐射时，有一部分电磁辐射会反射回空间，剩余的则会被人体的组织吸收进去，被人体吸收的电磁能量会转化为热能. 人体中有极性分子和非极性分子. 在电场的作用下，极性分子的正电荷和负电荷会向相反方向运动，从而形成极化，在这过程中会由于摩擦和碰撞产生热能，电磁场的强度越大，那么转化的热能就越多，从而会产生热效应. 此外人体所含的水占了人体总量的70% 以上，在受到电磁波辐射之后，水分子相互之间也会产生摩擦，从而引起人体温度升高，最终会导致人体内的器官无法正常工作. 然而，在人体所有的器官中，与电磁辐射接触最多的应该就是人脑了，因为无论是接听电话还是听歌等，天线都靠近人脑，尤其现在的人们睡前都爱刷微博，刷朋友圈，煲电话粥等，时间越久，人脑所接受的辐射也就越多， 因此，研究通讯设备对人脑的辐射问题迫在眉睫. 基于人体内的电磁场分布[3]的峰值空间平均SAR值，已经被广泛用于确定电磁辐射是否会对人体的健康产生不良影响. 由于外界磁场的作用，人的体内会产生相应的感应电磁场，又因为人体的各种器官都是有耗介质，因此在电磁场的作用下，人体内会产生电流，因而会造成人体吸收或消耗一部分电磁能量. 在生物剂量学中，经常使用比吸收率（SAR）来表示该物理过程. 峰值空间的平均SAR值，这是基于人体内的电磁场分布，已被广泛用于确定射频辐射是否对人体健康有危害.电磁辐射与人类的相互作用引起了公众对潜在的健康影响和医疗使用的射频(RF)和微波辐射[5][6]的关注.世界上大多数国家已经建立了关于SAR值的限制,包括IEEE std.1528 - 2003和IEC 62209 - 1.然而，一个严格和精确的电磁仿真需要花费很长的计算时间和需要一个非常强大的计算机资源.因此SAM人脑仿真模型中快速地估计SAR值，寻求一个有效的计算模型这是非常重要的.其中,利用SAM仿真的人脑模型是为手机的峰值空间的平均SAR值提供的一个保守估计.
本文研究了手机天线以及天线地板尺寸对人脑辐射问题，采用SAM标准人脑模型.通过改变天线的地板尺寸以及与模型之间的距离，计算SAR值，比较其辐射影响. 通过仿真发现以下结论： 1. 接地平面靠近人脑时比辐射体靠近人脑时对人脑辐射影响大. 2. 添加人脑后，对天线中心频率影响不大；对接地平面对暴露在PIFA手机天线下的SAM标准人脑模型比吸收率(SAR)的影响进行数值模拟研究.结果显示，当接地平面尺寸L＜0.8λ时，接地平面的尺寸对人脑模型SAR值的显著影响，而当接地平面尺寸L>0.8λ时，接地平面的尺寸对人脑模型SAR值的几乎无影响.接地平面靠近人脑模型对SAR值的影响比辐射体靠近人脑模型对SAR值的影响要小得多.所有的模拟结果是为一个特定的低SAR天线设计很有用的参考. 3. 通过改变天线与人脑模型的距离发现：当接地平面靠近人脑模型情况下，在1mm~6mm距离时只有低频段工作，高频段不工作，且在低频段时，当距离为6mm时，低频段工作效果较好.当辐射体靠近人脑模型的情况下，高频段和低频段都工作.相同距离和质量下，0.9GHz比1.8GHz的SAR值小；相同频率下，SAR值随距离的增大而减少.当天线离人脑距离越大时，SAR值越小，即天线对人脑的辐射越小. |
