利用波導(dǎo)技術(shù)驗(yàn)證波吸收率測量系統(tǒng)的有效性(三)

吸收率測量對于理解非電離輻射，比如蜂窩電話和蜂窩基站對人類和生物體的影響來說非常重要。如上月所述，一種改進(jìn)的波導(dǎo)源技術(shù)在5到6GHz之間能夠幫助用于SAR測量的測試系統(tǒng)。本文的第2部分將會闡述這種技術(shù)是怎樣幫助減少由于泄漏和探針位置不正確引起的測量誤差的。

和分析得出的深度曲線相比，在規(guī)則波導(dǎo)中當(dāng)靠近表面的時候，測量得到的曲線相對高一些。在用平直端探頭對著扁平人體模型平面，吸收流體仿佛從探頭表面和吸收液體的低損耗區(qū)之間的縫隙中“擠出來”一樣，這時就會發(fā)生上面所說的測量曲線較高的情況。在參考10中給出了一種至少在對著波導(dǎo)匹配窗口時足以校準(zhǔn)這一影響的簡單方法，這和使用薄的且具有較低相對介電常數(shù)的殼壁暴露情況下是不一樣的。

在探頭校準(zhǔn)中所用的校準(zhǔn)方法所確定的一些因數(shù)，同樣也需要用于測量的結(jié)果。然而，當(dāng)“壁”材料相差很大的情況下，使用同樣的修正因數(shù)，其合理性是值得疑問的，并肯定會引入一些不確定性。在本研究所報(bào)導(dǎo)的測量中，在波導(dǎo)探頭校準(zhǔn)過程中，邊界校準(zhǔn)根據(jù)參考10來確定，并用該邊界校準(zhǔn)來校準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)。

圖1中來自用于驗(yàn)證測試幾何結(jié)構(gòu)的模型的結(jié)果是以下面兩種形式得到的，一種是預(yù)測得到的中心衰減曲線(圖4和圖5)，另一種是按照每瓦輸入功率正對著模型表面作用于1g的立方體平均體積上所產(chǎn)生的最大平均吸收率所得到的。采用對適當(dāng)數(shù)量的立方進(jìn)行平均后得到的最大值。

使用適于外推的指數(shù)曲線，對從0到10mm的中心線掃描所得的集合進(jìn)行平均，以便對1-gSAR的最大可能值提供檢查。這個參數(shù)和計(jì)算得到的1g SAR值(表5)的比值給出流體中SAR域橫向擴(kuò)散的推斷，并提供了一個可以用來檢查用于測量結(jié)果的后處理容量平均的因數(shù)。

用于測量1g SAR的掃描寬度和尺寸是10mm，所有維度上步進(jìn)為10。在橫向上掃描是在最大區(qū)域的中心位置。對深度掃描來說，開始點(diǎn)在距離探頭和模型內(nèi)表面1mm處。對波導(dǎo)源輸入一個0.25W的前向功率，表6中給出了已歸一化到的1W結(jié)果。

除了三維(3D)掃描(圖6)，從探針和表面接觸點(diǎn)開始直到25mm長度的中心線也被記錄下來，其中步長為0.5mm。最壞情況下的SAR就是根據(jù)上面所述的中心線掃描得到的數(shù)據(jù)推斷出來的。3D1-gSAR值和中心線掃描值的比值見表5。

甚至在GSM頻率的SAR測試中涉及到的過程包含了高達(dá)±30%不確定性，而且這些不確定性有可能在較高的頻率上直線上升。顯然，控制5到6GHz波段的測試不確定性很重要，而且需要采取一系列減少不確定性的方法。這將包括降低測量探頭的尺寸，校正傳感器偏移量，控制3D掃描測量參數(shù)。最重要的是，采用可靠的系統(tǒng)確認(rèn)技術(shù)。

在目前使用的這些頻率上，采用平衡偶極子的困難已有報(bào)導(dǎo)。這種偶極子具有小的物理尺寸并且很難以要求的精度放置在距離流體表面特定間隔處。盡管提出一種波導(dǎo)源來進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證，但是“開路”模式的波導(dǎo)并將其放置在距離反射面和吸收流體8到10mm的時候似乎會引入額外的不確定性。

在這個研究中，波導(dǎo)方法仍然是首選的，但是一個匹配窗口被用來提高向模型液體中注入前向功率的效率，并將波導(dǎo)的終端和模型殼壁接觸在一起，以避免源和模型之間的間隔引起的潛在錯誤。

采用這些步驟，測量和計(jì)算評估接近了10到15個百分點(diǎn)，并且采用過程優(yōu)化該相差范圍有可能減小——尤其是對3D測量使用的掃描參數(shù)和相應(yīng)的用來確定最大平均體積SAR值的后處理。

總之，一個帶匹配窗口的WR137(WG13)波導(dǎo)源和一個用于5到6GHz頻段SAR測試的矩形模型聯(lián)系在一起，避免了許多由于RF泄漏和位置錯誤引起的不確定性。推薦的測試配置已經(jīng)用FDTD建模，并用來為應(yīng)該從驗(yàn)證測量(圖7)中得到的1g體積平均提供“參考值”(圖7)。該驗(yàn)證裝置同樣也被用來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，而且發(fā)現(xiàn)，在計(jì)算參考值和實(shí)驗(yàn)值之間有很好的相關(guān)性。和以前推薦的使用雙極子或者與模型的吸收材料遠(yuǎn)離的不匹配波導(dǎo)裝置相比，匹配的波導(dǎo)源為常規(guī)的系統(tǒng)驗(yàn)證過程提供了更好的性能。

使用5mm或者更小直徑的探頭的實(shí)際SAR系統(tǒng)的常規(guī)驗(yàn)證就會獲得和參考值非常一致的結(jié)果(誤差在±15％之內(nèi))。當(dāng)探頭校準(zhǔn)過程和3DSAR掃描所用的參數(shù)被更加準(zhǔn)確定義的時候，這個誤差范圍可以大幅減小。