專利名稱：吸收功率測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種采用模擬人體電磁特性的模型通過該模型和無線電發射機的相對掃描來測量人體對人體附近的無線電發射機輻射的無線電波的吸收量的裝置。
背景技術：
現有技術中，由人體例如人體頭部吸收的功率已經通過構造頭部仿真模型而評估，該模型模擬人體頭部結構和電磁特性，并測量模型吸收的功率量。
現有技術的傳統示例將參照圖1進行描述。頭部仿真模型2通過形成凹處12并用模擬頭部電磁特性的液體介質10填充凹處12而構造，凹處12在容器11頂表面中橫向地將人體頭部劃分成兩個相等部分。作為示例，對于900MHz溶液的液體介質包括56.5％的蔗糖、40.92％的去離子水、1.48％的氯化鈉、1.0％的羥基纖維素和0.1％的殺菌劑，如文獻IEC/PT62209中“Procedure to Determine the Specific Absorption Rate(SAR)for Hand-heldMobile Telephones”等所公開的。代表無線電波輻射源的無線電發射機3在容器11的外側固定到容器11底表面、容器11中心的位置或對應于人體頭部的耳朵的位置。探測電場或磁場的電磁場探針1插入液體介質10中，并在與無線電發射機3相對的平面中掃描。該示例中，頭部仿真模型2和無線電發射機3分別固定，只有電磁場探針1為了掃描的目的而如箭頭8所指示地移動。電磁場探針1的最終檢測值進行平方，平方值乘以標定系數，以確定頭部仿真模型2內發生的功率吸收。橫向偏移的虛線6代表探針1的掃描軌跡，其對應于移動電話位于人體頭部的耳朵情況下在用沿著基本上平行于容器11的底表面的方向穿過無線電發射機3殼體的無線電發射機3的天線進行發送和接收過程中，自無線電波吸收的功率的測量值，。
圖1所示的頭部仿真模型2充滿液體介質10，從而操縱不便。由于探針1為了掃描和測量的目的在液體介質10內移動，液體介質10保持對空氣的開放，這就產生了如下問題液體介質10可能蒸發，導致其電磁特性的老化效果。
現有技術的另一示例將參照圖2描述。構造了模擬人體頭部結構和電磁特性的頭部仿真模型2，電磁場探針1插入模型2內形成的開口21中。電磁場探針1靠近頭部仿真模型2的耳朵，同時代表無線電波輻射源的無線電發射機3位于靠近耳朵的頭部仿真模型2的外表面上。為二維掃描的目的發射機3垂直和前后移動，如箭頭8所示，同時從電磁場探針1得到檢測值，并以標定系數乘以檢測值的平方，以確定吸收的功率。這種情況下的掃描軌跡由橫向偏離的虛線6示出。假定圖2中，帶有從電話殼體伸出的電線的移動電話用作無線電發射機3，來模擬移動電話使用時的方式。
圖2所示的模型2通過球形固體電介質10′或通過填充球形容器內部的液體電介質(液體介質)10模擬人體頭部。例如，固體電介質10′的介電常數εr′＝52，介電損失tanδ＝55％(在900MHz下)，包括57％的聚偏二氟乙烯、10％的陶瓷粉末和33％(體積含量％)的石墨粉末，如1997年5月IEEE Trans.Electromagn.Compat第39卷第2期，第132-137頁，H.Tamura，Y.Ishikawa，T.Kobayashi和T.Nojima的“A Dry Phantom Material Composed of Ceramic andGraphite Powder”文獻中所公開的，等等。
假設頭部模型2的大小模擬人體頭部，或者形成直徑為200mm的球體，則它包含4×π×{(200/2)mm}3/3的容積。模擬人體頭部電磁特性的電介質的密度對于固體電介質10′約等于0.002g/mm3，對于液體電介質(液體介質)約等于0.001g/m3。因而，頭部仿真模型2的重量等于體積4×π×{(200/2)mm}3/3乘以0.002g/mm3，或者乘以對于固體電介質10′的8400g。由于液體電介質10的密度幾乎為固體電介質10′的一半，模型的重量幾乎為固體電介質10′模型的一半。因此，傳統頭部仿真模型2的重量高達4200g或8400g，而在操縱和運輸中帶來不便。
測量吸收功率的目的是為了知道在使用移動電話或無線電收發機時人體吸收了多少無線電波，測量在從無線電波輻射源到模型2的距離一般非常小的所謂近場處進行。結果，無線電發射機3、頭部仿真模型2和電磁場探針1之間的位置關系的再現性對于測量結果再現性具有很大影響。換句話說，如果位置關系有較小偏移，則在模型2反射特性上會有改變，導致輻射的電磁場分布發生變化。如果無線電發射機3由測量人員的手4′握住，如圖3所示，則難于保持發射機相對于模型2的正確位置，不能保證測量值的良好再現性。也會產生如下的影響，即無線電發射機3輻射的無線電波被測量人員手4′吸收以及無線電發射機3的天線5上的電流分布由于測量人員的手4′而發生變化。在無線電發射機體積大或較重時，難以用手4′進行無線電發射機3相對于模型2的空間掃描。
相反地，如果無線電發射機3固定，同時包括頭部仿真模型2和電磁場探針1的吸收功率測量組件7通過相對于無線電發射機3的二維移動而進行掃描，當頭部仿真模型2如上所述具有高達4200g或8400g重量時，手工移動和掃描吸收功率測量組件7來進行測量是一件麻煩的工作。
本發明的一個目的是提供一種吸收功率測量裝置，它使得在包括仿真模型和電磁場探針的吸收功率測量組件和無線電發射機之間的相對移動以較為簡單方式進行掃描。
發明內容
根據本發明的一個方面，在吸收功率測量裝置中，其中電磁場探針插入模擬人體部位的結構和電磁特性的模型內部，從外部輻射到仿真模型上的無線電波的電場或磁場的場強得到測量，由人體該部位吸收的無線電波的功率基于測量值得以評估，仿真模型的體積等于5×105mm3或更小。
較為優選的是，與無線電發射機相對設置的仿真模型的至少一部分由包括介電常數低于模型的材料的隔離物涂覆。
根據本發明另一方面，在吸收功率測量裝置中，其中電磁場探針插入模擬人體電磁特性的模型內部，從外部輻射到模型上的無線電波的電場或磁場的場強借助電磁場探針得以測量，人體吸收的無線電波功率根據測量值得以評估，本發明提供了一種在模型和無線電發射機之間進行相對移動的掃描機構。
圖1是傳統吸收功率測量裝置的透視圖，采用了其中使用液體電介質(液體介質)的頭部仿真模型；圖2是傳統吸收功率測量裝置的透視圖，其中電磁探針插入頭部仿真模型內，吸收功率測量組件固定，同時空間上掃描無線電發射機；圖3是傳統吸收功率測量裝置的透視圖，其中為了掃描的目的無線電發射機由測量人員手動握持；圖4示出頭部仿真模型的功率吸收；圖5示出計算模型的設計圖，包括頭部仿真模型和用作無線電波輻射源的半波長偶極天線，以便計算模型內部電磁場的分布；圖6用曲線示出在設置于頭部仿真模型內側的電磁場探針位置處歸一化的功率計算值，該值是相對于沿天線長度測量的天線位置繪出的；圖7A是示出具有根據本發明裝置的吸收功率測量組件示例的剖視圖，其采用了固體電介質10′；圖7B是示出在本發明裝置中的吸收功率測量組件示例的剖視圖，其采用了液體介質；圖8是說明其中無線電發射機固定同時根據本發明的吸收功率測量組件進行空間掃描的結構的透視圖；圖9是示出其中隔離物施加到模型一部分上的示例的剖視圖；圖10是示出其中模型整個表面被隔離物覆蓋的示例的剖視圖；圖11說明模型中被隔離物覆蓋的部分保持與無線電發射機接觸，同時受到移動掃描，容許模型和無線電發射機之間保持恒定距離；圖12說明使用具有不同厚度的可分離隔離物，以便改變頭部仿真模型和無線電發射機之間的距離；圖12A為較小間距的剖視圖；圖12B為中等間距的剖視圖；圖12C為較大間距的剖視圖；圖13是具有可變厚度的示范性隔離物一部分的透視圖；圖14說明使用圖13所示的隔離物，其允許頭部仿真模型和無線電發射機之間的距離變化；圖15A示出具有由測量人員抓持的把手的模型的另一示例；圖15B示出具有由測量人員抓持的把手的模型的又一示例；圖16A示出由橢圓體形成的仿真模型；圖16B示出由等邊等角正方體形成的仿真模型；
圖16C示出由矩形體形成的仿真模型；圖16D示出由實心圓柱體形成的仿真模型；圖17A是頭部仿真模型的透視圖，其較為精確地模擬了頭部構造，并具有相當于臉前部的測量平面；圖17B是頭部仿真模型的透視圖，其較為精確地模擬了頭部構造，并具有相當于臉側面的測量平面；圖18A是本發明第二實施例的透視圖；圖18B是示出示范性接合保持機構的透視圖，該機構用于保持驅動桿和固定器之間的滑動關系，固定器具有上側設置的圖18A所示固定器4的底表面；圖19說明當吸收功率測量組件7在圖18A配置中進行二維掃描時獲得的測量范圍的示例；圖20是示出采用液體介質10的吸收功率測量組件7示例的剖視圖；圖21是示范性吸收功率測量組件的透視圖，其中多個電磁場探針按線性陣列固定安裝在模型內；圖22是另一個吸收功率測量組件的透視圖，其中多個電磁場探針按矩陣固定安裝在模型內；圖23是說明來自無線電發射機的無線電波的輻射在掃描過程中不僅受到模型影響而且受到大氣條件影響的狀況的透視圖；圖24是呈平板形式的模型示例的透視圖，就無線電發射機來說，該模型可以被認為是具有無窮大的尺寸；圖25是包括帶式運送機的掃描機構示例的透視圖；圖26是多個設置在模型內并垂直于帶式運送機移動方向設置的電磁場探針示例的透視圖；圖27是其中多個設置在模型內的電磁場探針相對于帶式運送機移動方向成一角度設置的另一示例的透視圖；圖28是吸收功率測量組件示例的透視圖，該組件包括由相同材料形成相同構造的多個模型和固定在各個模型內不同位置的多個電磁場探針；圖29是吸收功率測量組件示例的透視圖，該組件包括由相同材料形成相同構造的多個模型和固定在各個模型內相同位置的多個電磁場探針；圖30是說明安裝在模型上的位置檢測傳感器的示例的透視圖；
圖31是其中多個位置檢測傳感器以圍繞電磁場探針的方式安裝在模型上的示例的透視圖；圖32是無線電吸波箱(anechoic box)的透視圖，其中完全封閉吸收功率測量組件和掃描機構；圖33是無線電吸波箱的透視圖，其中封閉吸收功率測量組件，帶式運送機通過該吸波箱；以及圖34是圖33的變型的透視圖。
具體實施例方式
將首先描述本發明一個方面的原理。當用超高頻(SHF)波段的無線電波或者用較高頻波段的無線電波輻射圖2所示模擬人體頭部構造和電磁特性的頭部仿真模型2時，模型2對功率的吸收以圖4所示方式發生，其中SHF波段的無線電波代表了移動電話的發射頻率。如所示，吸收在頭部仿真模型2的靠近無線電發射機3的表面層2a中較大，但是將在向內的薄層2b中降低，并將在內部2c中基本上等于零。特別是，當例如半波長偶極天線設置在相對于直徑為200mm的模型2距離10mm處，而且無線電波(頻率為900MHz的)輻射在模型2上時，由此，在用1表示發生在模型2表面上的吸收無線電波的功率情況下，在從模型表面移開20mm的點處的吸收降低至1/10，當移開50mm時降低至1/100。以此方式，模型大部分與吸收功率測量值無關，除了緊靠近頭部仿真模型2表面的極小部分之外。根據本發明的一個方面，通過減小了頭部仿真模型2的體積和重量來采納這個有利之處。如果在模型2內部較深的位置吸收有極大量無線電波，那么模型2體積的減小將導致在發生無線電波吸收的地方去除內部部分，從而妨礙從內部部分測量。然而，這種可能性由于無線電波的吸收只是在位于靠近表面的那一部分發生而得以消除。要注意到圖4中點劃線繪出的眼睛和鼻子只是表示該模型模擬頭部。
將在下文描述當模型2體積減小時不存在問題的事實。
考慮圖5所示的模型。直徑為Dmm、介電常數εr′＝51.8、導電率σ＝1.43S/m的球體當作頭部仿真模型2。模型2形成有探針插孔21，該插孔從表面上一點通過中心延伸到靠近相對表面上的一點。探針插孔21具有10mm的直徑，假定從插孔內端至頭部仿真模型2表面的距離等于10mm。半波長偶極天線5直立地設置在距頭部仿真模型2的相對于探針插孔21內端的表面間隔10mm的位置。圖6以曲線示出了歸一化功率Pn的計算結果(以普遍存在的L＝0的功率為基準)，該曲線是相對于當半波長偶極天線5從基準點垂直地上下移動時的相對高度Lmm繪制，其中基準點是相對內端21a定位的饋入點。在設置電磁場探針1的位置處或在探針插孔21內端21a的位置處歸一化功率可以根據電磁學的有限差分時域方法計算(例如，參見CRC Press1993的Karl S.Kung和Raymond J.Luebbers的“Finite Difference TimeDoaim Method for Electromagnetics”。)。注意對半波長偶極天線5的輸入功率保持恒定，輻射波頻為900MHz。連結○的曲線對應于等于200mm的模型2的直徑D(傳統類型)，連結□的曲線對應于等于100mm的直徑D，而連結◇的曲線對應于等于40mm的D。
可以看出，對于D＝100mm的歸一化功率分布基本上類似于D＝200mm的傳統模型的歸一化功率分布。因此，考慮到如果頭部仿真模型2的直徑降低至傳統值的一半，或者如果體積和重量降低至傳統值的1/8倍，那么仍然可以模擬人體頭部。在制造D＝100mm的頭部仿真模型2時，體積將為4×π×{(100/2)mm}3/3＝5×105mm3，當采用固體電介質10′時，其重量將為4×π×{(100/2)mm}3/3＝5×105mm3乘以0.002g/mm3或1000g，而當采用液體介質10時，重量將降低至一半。大約500g或1000g左右的頭部仿真模型2的重量意味著測量人員可以容易地操縱模型2并為掃描目的而移動它。當直徑D降低至五分之一或D＝40mm，則如果L位于20mm之內，可以獲得基本上等于D＝200mm的傳統類型的歸一化功率。然而，當L值增加到大約60mm，則歸一化功率將幾乎為D＝200mm的傳統類型所得值的兩倍。對于等于或小于100mm的直徑D來說，隨著探針1和天線饋入電之間距離增加，歸一化功率超過用D＝200的傳統類型所得數值而增大的趨勢等于或小于100mm。然而，如果測量值L的所需范圍小，則沒有問題，當測量值L的范圍增加，則有可能降低所需的重量和成本，即使測量精度也有所降低。注意到，在直徑D等于或大于100mm的模型中，對降低所需的重量和成本作用不大，即使可以得到較高的精度。
從而，在本發明實施例中，在將要在下文描述的示例中的模擬人體部位或頭部的結構和無線電波吸收特性的模型2包括如圖7A所示的模型2，其中球體形成有包括例如上面參照圖2所描述的材料的固體電介質10′。尤其是，模型2的體積選擇成等于或小于被仿真的人體部分的體積或者人體正常頭部體積的1/8倍，或者5×105mm3。模型2體積越小，則在降低重量方面越好，即使測量精度如上所述惡化。因而，模型2體積最小值可以選擇成至少允許容納探針1的體積，即使測量精度可能降低到一定程度。探針插孔21從模型2表面一點延伸并延伸到靠近表面的另一點而形成，電磁場探針1插入到探針插孔21中。例如，粘結劑14填充入探針插孔21中，由此將電磁場探針1固定在模型2內，以與之一體。
從參照圖4的上述說明可見，電磁場探針1和模型2最接近表面之間的間隔D1優選在20mm之內，特別的在10mm之內，以便獲得一定的測量精度。盡管D1優選具有較小值，但考慮到便于制造和耐斷裂，要選擇合適值。如該圖中單點劃線所示，探針1的引線1a以與傳統這類裝置相似的方式連接到計算和顯示單元80，計算顯示單元80利用探針1檢測到的數值并利用吸收效果來計算和顯示吸收功率。
如圖7B所示，頭部仿真模型2可以利用模擬頭部構造的封閉容器11和填充容器11的液體介質10構成。液體介質10可以類似于前面參照圖1所述的。在這種情況下，模型2的體積再次選擇成等于或小于人體正常頭部體積的1/8倍，或者5×105mm3。封閉容器11以與圖7所示相同方式形成有探針插孔21，電磁場探針1插入其中并例如利用粘結劑14固定，以與模型2成一體。容器11由例如丙烯酸樹脂或特弗隆(注冊商標)材料制成，該材料優選具有接近于空氣的低介電常數，從而防止自無線電發射機3(未示出)輻射的無線電波的分布被發散。圖7A和7B中，為了將電磁場探針1與模型2連成一體，用粘結劑14填充探針插孔21之外的其它技術也可以用于將它們固定在一起。
圖7A和7B所示的球形頭部仿真模型2體積降低至5×105mm3或小于5×105mm3，其相當于表示人體頭部大小的傳統模型體積的1/8倍，重量降低至傳統模型重量的1/8倍或小于1/8倍，因此重量大大降低。當采用液體介質10時，重量將等于或小于500g；當采用固定電介質10′時，重量將等于或小于1000g。因而，當無線電發射機3由圖8所示的由固定器4保持并固定于其上時，為了掃描的目的，測量人員可以用一只手抓住模型2，并容易地在實線箭頭8所示方向上靠近無線電發射機3移動。探針1的掃描軌跡6在該圖中示出是偏移的?；蛘?，模型2可以固定，同時無線電發射機3可以在虛線箭頭8所示方向移動。歸一化功率分布基本上類似于D＝200mm的傳統配置的歸一化功率分布。固體電介質10體積或構成頭部仿真模型的填充了液體介質10的封閉容器的體積得以減小，因此減少了材料成本，相應減少了生產成本。另外，由于，模型2與電磁場探針1成為一體，它們之間相對位置關系在掃描移動過程中容易再現。
圖9示出本發明另一實施例。在該實施例中，至少圖7所示頭部仿真模型2表面的靠近無線電發射機3的一部分，或者靠近電磁場探針1位置的表面部分用薄的隔離物22涂覆。隔離物22可以采用膠粘的粘合劑粘性固定或可拆除地安裝，或者通過選擇其結構由配合來可拆除地安裝。如圖10所示，隔離物22可以基本上涂覆頭部仿真模型2的整個表面。隔離物22由諸如丙烯酸樹脂、特弗隆(注冊商標)、發泡苯乙烯、或具有接近于空氣的低介電常數的木材制成，因此，使得因為隔離物22的存在而發生的電磁場分布的干擾最小。
由于這種構造，為了掃描，相對運動可以在模型2和無線電發射機3之間垂直或前后進行，如圖11所示，同時保持頭部仿真模型2和無線電發射機3彼此接觸，因此保持二者之間的恒定間距，并提高吸收功率測量的再現性。如果無線電發射機3形成有附加于其上的突起，則頭部仿真模型2不會在掃描期間在與突起接觸的地方發生被突起損壞，因此防止電磁場探針1的傳感器的任何損壞。當隔離物22圍繞模型2整個表面形成時，如圖10所示，隔離物22有效保護模型2免受機械損壞。
隔離物22的厚度模擬人體耳朵厚度，或者模擬施加到無線電發射機3上的蓋子的厚度，為兩種模擬而提供。因而，理想的是，隔離物22最大厚度約為20mm，最小厚度約為1mm，通過改變隔離物22的厚度，可產生各種模擬。作為示例，如圖12所示，可提供多個具有相互不同厚度的半球形隔離物22，并以可拆除方式安裝在模型2上。圖12A、12B、12C示出按厚度次序的隔離物22以可互換方式安裝。
作為示例，如圖13所示，三個隔離物22a、22b和22c一個疊在另一個之上，并以可滑動方式聯接在一起。這種聯接是通過除去隔離物22a的兩個橫向邊緣，這兩個橫向邊緣沿著隔離物22b的長度朝向隔離物22b定位以限定楔形聯接件24，同時朝向隔離物22a設置的隔離物22b表面形成有聯接凹處25來實現的；楔形聯接件24以楔子方式安放在聯接凹處25中，因此使得隔離物22a和22b相對彼此沿其長度滑動，同時在厚度方向將它們固定在一起。類似的楔形聯接發生在隔離物22b和22c之間，以滑動方式在長度方向聯接它們，同時在厚度方向將它們固定在一起。
如圖14所示，這些一個疊在另一個上面的隔離物22a、22b、22c安裝在模型2上，以介于模型2和無線電發射機3之間。采用這種配置，通過滑動隔離物，可以只將隔離物22a置于模型2和無線電發射機3之間，或如圖14所示插入兩個隔離物22a和22b，或插入隔離物22a、22b、22c。以此方式，介于模型2和無線電發射機3之間的隔離物22的厚度可以變化。堆疊的隔離物22的數量不限于三個，而是可以適當增加或降低，堆疊的隔離物22a、22b和22c的各個厚度可以選擇成彼此不同。
如圖15A所示，把手22例如粘接地固定到模型2中探針插孔21的開口端，并在與探針插孔21相反方向延伸，以便例如在如圖8所示為了掃描和測量的目的測量人員的手4′靠近把手23時，使得無線電發射機3輻射的電磁波不會隨著手4′移開無線電發射機3而受到手4′的影響。把手23由諸如丙烯酸樹脂、含有樹脂的氟、發泡苯乙烯樹脂或木材的低介電常數材料制成。電磁場探針1的引線1a穿過形成在把手23內的與探針插孔21相通的開口26。在該示例中，粘結劑14填充進開口26中，將探針1固定到模型2上。如圖15B所示，把手23可以在模型2上安裝成在垂直于探針插孔21延伸方向的方向上延伸。
頭部仿真模型2的構型不限于上述球體，而是可以呈現幾何簡單構型，例如圖16A所示的橢圓體、圖16B所示的立方體、圖16C所示的長方體、或圖16D所示的實心圓柱體，只要起到模擬人體頭部的目的即可。任何情況下，它都具有大約為正常人頭部體積1/8倍的體積，或者更小，即，5×105mm3。并非局限于模擬人體頭部的模型，具有圖16A至D所示構造的仿真模型可得以構造成模擬人體如胳膊或軀干部位。任何情況下，它的體積等于或小于被模擬的人體部位正常體積的1/8倍。
通過將模型構造成球體或圖16A至D所示的幾何形狀簡單構造，未形成探針插孔21的模型2內的電磁場分布可以采用無線電發射機3作為偶極予以解析法獲得，電磁場探針1的標定系數根據這些解析結果確定。
通過構造模擬人體頭部構造的模型2，或者如圖17A所示用正方形平面2a作為前表面模擬頭部前臉，形成探針插孔21，使得其從后側延伸到靠近前表面2A的一點，并在其中插入電磁場探針1，可以構造吸收功率測量組件7，其可以與作為無線電發射機3的無線電收發器一起使用。單點劃線表示的眼睛和鼻子可以呈現為對應于實際眼睛和鼻子的構型，或者為了方便可以為一簡單平面，其上有代表前臉的點標記。或者，如圖17B所示，正方形平面2a可以設置有模擬臉部側面的前表面，電磁場探針1可以插入其中，以構造當利用移動電話作為無線電發射機3時可以使用的吸收功率測量組件7。單點劃線表示的耳朵可以構造成對應于實際耳朵，或者為了方便可以為一簡單平面，帶有代表臉部側面的點標記。當這種模型構造較為復雜時，電磁場的分布不能通過分析得到，以確定電磁場探針1的標定系數，但是有限差分時域方法可以用于從數字(numerically)上得到電磁場的分布，電磁場探針1的標定系數可由此確定。
盡管上述說明主要針對用固體電介質10′構造的模型2，但如圖7B所示的液體介質10封閉在密封容器11中的那類模型2也可以用作在圖9至17所示實施例中使用的模型。在該例中，由于液體介質10密封，成分蒸發導致的電磁場特性的老化效果可被防止，同時有利于操縱。
第二實施例圖18示出了本發明另一方面的實施例，對應于圖1至17所示的部位由上述使用的相同附圖標記表示。
提供了模擬人體電磁場特性的模型2。在該例中，不需要模擬人體部位的結構。圖18表示這樣的布置，其中模型2形成為呈較為扁平立方體形式的固體電介質10′。探針插孔21形成在模型2一個表面中并延伸到相對表面2a附近。電磁場探針1插入探針插孔21內端中并固定在其中，由此形成吸收功率測量組件7?？梢岳缃柚辰Y劑14固定電磁場探針1，如圖7A所示。
無線電發射機3設置在模型2內接近電磁場探針1的位置，掃描機構100進行掃描，同時無線電發射機3與模型2相對設置。在圖18所示示例中，無線電發射機3靠近位于探針1附近的模型2的表面2a并與之成平行關系設置，同時無線電發射機3如移動電話的天線5從殼體3a拔出。無線電發射機3安裝成殼體3a由固定器4握持。
掃描機構100可以包括驅動螺桿121、122，它們例如沿著矩形框架形狀基座110的一對平行側面伸出，并由四個支承111可旋轉支承。同樣，驅動螺桿123、124由支承111可旋轉地安裝在其它對平行側面上。平行于驅動螺桿121、122延伸地支承桿131在其相對端形成有螺紋孔，它們與驅動螺桿121、122螺紋配合。而且，平行于驅動螺桿123、124延伸的支承桿132在其相對端形成有螺紋孔，它們與驅動螺桿123、124螺紋配合。支承桿131和132在垂直于與無線電發射機相對設置的模型2表面的方向上彼此稍微偏離。
如圖18B所示，成對的相對倒L形配合件141a和141b、141c和141d、142a和142b及142c和142d固定安裝在固定器4的與模型2相對設置的表面4a上，支承桿131穿過成對的配合件141a、141b、141c和141d之間，以至于可在這些配合件端部和固定器4表面4a之間滑動。以相同方式，支承桿132穿過成對的配合件142a、142b、142c和142d之間，以至于可以滑動。然而，注意到支承桿132的相對橫向邊緣容納在形成于配合件142a-142d中的溝槽中，由此限制了它在垂直于固定器表面4a方向上的運動。
該結構形成為驅動螺桿121、122可由包括例如電機的控制器151在前、后方向上驅動而旋轉，驅動螺桿123、124可以由類似的控制器152在前、后方向上驅動而旋轉。吸收功率測量組件7安裝在固定于基座110上的支承160上，從而模型2表面2a靠近由固定器4固定的無線電發射機3設置并與其相對。
因而，當驅動螺桿121、122轉動時，支承桿131取決于其旋轉方向沿著螺桿121、122移動，由此無線電發射機3也在相同方向移動。當驅動螺桿123、124轉動時，支承桿132取決于其旋轉方向沿著螺桿123、123轉動，由此無線電發射機3也在相同方向移動。因此，通過控制控制器151、152，可以進行探針1的關于無線電發射機3的二維掃描，如軌跡6所示，該軌跡在該圖中顯示出偏移。例如，二維掃描能夠測量在模型2整個表面2a上的從無線電波吸收的功率，同時無線電發射機3的天線饋入點3b與探針1相對設置。圖19借助示例示出在模型2表面2a上的陰影所示區域9可以相對于無線電發射機3測量。應注意到電磁場探針1所測量的是掃描軌跡6上的值，相鄰掃描線之間的空隙S的值從相鄰測量值內插法獲得。為了減少測量時間，不是采用連續測量，而是測量在掃描線上以間隔進行，間隔中的值從相鄰測量值內插法獲得。相鄰掃描線之間的間隔可以選擇成例如大約1cm。測量(區域)9的范圍優選是由無線電發射機3的縱向長度(包括天線長度在內)和橫向長度確定的矩形范圍。
所用的模型2可以包括封閉容器11，該容器以與圖18A所示相同方式構造并且形成有探針插孔21，液體介質10填充進該插孔中，如圖20所示。
掃描機構100允許吸收功率測量組件7相對于無線電發射機二維掃描，并因而由對應于模型2的人體各部位自無線電波吸收的功率可以高定位精度地加以測量。此外，獲得了類似于根據圖1所示測量技術的測量結果，其中探針1為了掃描而移動，采用使用液體介質10的模型2，同樣可以避免由于蒸發導致液體介質10的響應變化。
如圖21所示，多個電磁場探針1以線性陣列固定地安裝在模型2內。無線電發射機3的移動掃描獲得了圖19所示的測量值范圍，該范圍具有對應于在電磁場探針1陣列方向上的電磁場探針1之間的間隔S1的行程(stroke)。圖21中，探針1在平行于無線電發射機3長度方向的方向上排列，但是可以在垂直于長度方向的方向上排列。
如圖22所示，多個電磁場探針1可以在靠近模型2表面2a的平面中成矩陣排列。在該示例中，在圖19所示范圍上的測量值可以這樣獲得，即，在電磁場探針1陣列的一個方向上掃描過對應于間隔S1的行程，并且在陣列的另一個方向上掃描過對應于間隔S2的行程。同樣，位于測量點之間的一個或多個值從相鄰測量值內插法獲得。考慮到這些因素，設置在模型2內的探針1的數量可設想成從1至大約10，探針之間的間隔優選為S1＝S2＝20mm左右。
通過圖21所示配置，掃描形成比圖18所示示例中的短，而測量可以在較短時間間隔內完成，掃描機構100可以構造成緊湊形式。采用圖22所示實施例，測量的時間間隔可以更短，掃描機構可以構造成較小。
如圖23所示，當無線電發射機3在移動掃描期間到達位置A或者當無線電發射機3的大部分相對模型2定位時，則無線電發射機3的輻射特性受模型2的強烈影響；但是，在位置B或者當無線電發射機3的大部分沒有相對于模型2設置或者與其未對準時，無線電發射機3的輻射特性受到模型2和空氣的影響。
考慮到此，如圖24所示，模型24的構造可以選擇成從無線電發射機3看時具有無窮大尺寸的平板形式，無線電發射機3相對板狀模型2的一個表面中心部分設置。以此方式，模型對無線電發射機3輻射特性的影響在無線電發射機移動掃描期間在其任何位置上都基本上均勻。當靠近無線電發射機3的人體部位更加平面化并且其面積更大時，無線電波的吸收發生得更加強烈。因而，當吸收功率測量裝置以圖24所示方式構造時，可以進行最大值估算。為了使模型2從無線電發射機3看來具有無窮大尺寸，在天線5延伸方向上測量的其長度L1應該等于或大于0.6λ，在垂直于天線5方向上的其長度L2應該等于或大于0.5λ，且其厚度L3應該等于或大于0.3λ，其中λ表示無線電發射機3發射的無線電波的波長。
模型2可以是如圖7、16和17所示模擬實際人體各個部位的，或者是采用了幾何簡單構造中的一種。然而，模型2體積不必要等于人體對應部位的體積。任何情況下，例如，利用圖18所示的掃描機構100等通過吸收功率測量組件7和無線電發射機3相對彼此移動掃描進行測量。
在掃描機構100中使用帶式運送機示于圖25中。帶式運送機31在其寬度上基本保持水平并基本水平的運行。帶式運送機31的驅動機構未在附圖中示出。安裝在支承160上的模型2固定地安裝在帶式運送機31之上。靠近探針1定位的模型2的表面2a以相對于帶式運送機31頂表面間距D1而與帶式運送機31相對設置。無線電發射機3放置在帶式運送機31上，從而其長度方向在帶式運送機31的橫向上延伸，而殼體3a的厚度方向垂直于帶式運送機31頂表面延伸。基本上，無線電發射機3的整個長度經過模型2的下部，間距D1選擇成使得模型2表面2a盡可能的靠近無線電發射機3設置。
無線電發射機3放置在帶式運送機31的上游部分，隨著無線電發射機3經過模型2下部，在無線電發射機3和吸收功率測量組件7之間進行線性掃描，因此能夠測量。由于這種配置，當無線電發射機3接連地放置在帶式運送機31上時，對于一定數量的無線電發射機3，可以自動測量模型2吸收的功率。
如圖26所示，當多個電磁場探針1設置在模型2內、作為帶式運送機31橫向上的一個陣列時，僅僅將無線電發射機3放置在帶式運送機31上可以允許將吸收功率的測量范圍擴展至二維平面。此外，如圖27所示，當多個電磁場探針1相對于帶式運送機31橫向設置成傾斜陣列時，電磁場探針1可以彼此保持遠離。這就允許模型2的等效介電常數和導電率在用于固定電磁場探針1的探針插孔21的影響減弱的情況下減小。在該示例中，平板形狀的模型2具有從無線電發射機3看的無窮大尺寸，由此只要無線電發射機3相對模型2設置，就能防止無線電發射機3的輻射特性和天線反射的功率改變。
如圖28所示，數量可以為三個、具有相同構型并由相同材料制成的多個模型2在帶式運送機31運行方向固定安裝成一陣列。然而，電磁場探針1在從帶式運送機31橫向看到的相互不同位置上固定安裝在各個模型2中。該這種情況下，模型2具有相當于人體部位的尺寸。例如，可以采用圖2、18A和20所示的模型2。以此方式，二維掃描的測量值包括人體部位結構的分布，而各個模型2的反應受到電磁場探針1的較小影響。不同模型2之間電磁場探針1的位置轉移可以在帶式運送機運行方向上選擇，而不是在帶式運送機橫向上選擇，或者可以選擇成任何其它適合的方式。
如圖29所示，例如，數量可以為三個、具有相同構型并由相同材料制成的多個模型2可以在帶式運送機31運行方向固定安裝成一陣列，電磁場探針1安裝在相同位置，例如在各個模型2的中心。隨著帶式運送機31運行，每個無線電發射機3經歷由三個吸收功率測量組件在相同條件下的吸收功率測量。對每個無線電發射機3的多個測量值的平均值可以選擇為限定從來自這個無線電發射機3的無線電波吸收的功率，或者在對每個無線電發射機3的測量值中的最大致可以選擇為限定從來自這個無線電發射機3的無線電波吸收的功率。確定該平均值或最大值的過程在圖7所示的計算和顯示裝置80中進行。
在圖30所示的示例中，位置傳感器51安裝在模型2上，以便提高測量位置精度。位置傳感器51安裝在模型2上，以便可以確定其相對于探針1的位置，由此檢測位置傳感器51是否相對無線電發射機3定位。例如，通過在垂直于模型2表面2a方向上輻射紅外脈沖光束，以及確定直到反射的紅外脈沖被接收的時間間隔或反射的紅外脈沖的強度，位置傳感器51檢測它是否相對于無線電發射機3定位。隨著掃描機構執行無線電發射機3的二維移動掃描，可以繪制無線電發射機3已經被檢測的每個點，由此相對模型2的無線電發射機3的結構得以檢測。由于在平行于掃描平面的平面中的探針1和位置傳感器51之間的相對位置是固定的并預先知道，所以相對于檢測到的無線電發射機3結構的探針1的各個測量點的位置可以確定，而且當無線電發射機3的結構高精度確定時，探針1測量點的位置可以相應的精度確定。
當圖25所示的帶式運送機31用作掃描機構時，以恒速運行帶式運送機31和以給定時間間隔將無線電發射機3放置在帶式運送機31上使得特定無線電發射機3到達探針1的位置時的時間可以確定，即用帶式運送機31的運行速度除無線電發射機3放置在帶式運送機31上的位置與吸收功率測量組件7之間的距離。在該示例中，如果位置傳感器51也如圖30所示用在吸收功率測量組件7中，如果無線電發射機3放置在帶式運送機31上的位置錯位或者放置它的時間間隔不均勻的話，相對于無線電發射機3的探針1的測量位置可以通過由位置傳感器51檢測無線電發射機3的到達而得以正確確定。
如圖31所示，通過將位置傳感器51設置成圍繞探針1，則無線電發射機3和探針1之間的位置關系可以以較高精度確定。
圖32示出了示范性構造，其中吸收功率測量組件7和掃描機構100封閉在無線電吸波箱中。由于這種結構，可以防止電磁場探針1不會檢測不需要的無線電波，并防止無線電發射機3輻射的無線電波泄漏到外部。
當掃描機構帶有帶式運送機31時，無線電吸波箱41的一對相對壁形成有成相對關系的開口41a、41b，使得帶式運送機31穿過其中，且金屬管42a、42b安裝成與開口41a、41b連接，如圖33所示。管42a、42b的開口選擇成它們的截止頻率高于無線電吸波箱41內的無線電發射機3輻射的無線電波頻率，因此防止無線電發射機3的無線電波穿過管42a、42b?；蛘撸饘倏棾傻牟?3a、43b連接到無線電吸波箱41的開口41a、41b的上邊緣并自其懸掛，如圖34所示，因此導致布43a、43b在無線電發射機3穿過開口41a、41b時不阻擋無線電發射機3。
采用液體介質10以及固體電介質10′的模型也可以用在圖21至34所示的實施例中。根據第二實施例，探針1設置在距模型中面對無線電發射機3的表面2a在20mm之內也是理想。
權利要求
1.一種吸收功率測量裝置，包括插入到模擬人體部位的結構和電磁特性的模型內部的電磁場探針，其中從外部輻射到仿真模型上的無線電波的電場或磁場的場強借助電磁場探針得以測量，人體部位吸收的無線電波功率根據測量值得以評估；其中，模型和電磁場探針一體地連接在一起。
2.根據權利要求1所述的吸收功率測量裝置，其中，模型的體積等于或小于人體該部位體積的1/8倍。
3.根據權利要求1所述的吸收功率測量裝置，其中，朝向輻射無線電波的輻射源定位的模型的至少一部分附著有包括低介電常數材料的隔離物。
4.根據權利要求3所述的吸收功率測量裝置，其中，隔離物的厚度在1至20mm范圍內。
5.根據權利要求3所述的吸收功率測量裝置，其中，隔離物是可拆除的。
6.根據權利要求3所述的吸收功率測量裝置，其中，隔離物具有可變的厚度。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的吸收功率測量裝置，其中，人體的該部位代表頭部，模型的體積等于或小于5×105mm3。
8.根據權利要求1至6中任一項所述的吸收功率測量裝置，其中，電磁場探針設置在距模型中朝向輻射無線電波的輻射源設置的表面20mm之內。
9.根據權利要求1至6中任一項所述的吸收功率測量裝置，其中，模型附著有由低介電常數材料制成的把手。
全文摘要
本發明公開了一種吸收功率測量裝置。該裝置包括插入到模擬人體部位構造和電磁特性的頭部仿真模型(2)內部的電磁場探針(1)，其中從外部輻射到頭部仿真模型(2)上的無線電波的電場或磁場的場強借助電磁場探針(1)得以測量，頭部吸收的無線電波功率根據測量值得以評估；頭部仿真模型(2)包括模擬人體頭部構造和電磁特性的固體電介質(10′)，或者模擬人體頭部電磁特性并填充到模擬人體頭部構造的封閉容器(10)中的液體電介質(10)。固體電介質(10′)的體積或封閉容器(11)的體積等于或小于5×10
文檔編號G01R29/08GK1651907SQ20051005165
公開日2005年8月10日 申請日期2002年8月8日 優先權日2001年8月8日
發明者井上隆弘, 垂澤芳明, 上林真司, 野島俊雄 申請人:株式會社Ntt都科摩
專業數控銑床產品供應商
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