在一般情况下,手机上的电流分布是从天线馈电到电路板的另一端逐渐减弱的(参见图3)。在图3中,电流的大小是变化的, 电流的方向也是变化的。电流强度在电路板的末端减小为零。电流强度降低为零意味着电荷的积累,所以在这里诱导电场起主导作用。同时,这种变化的电场会产生对应的磁场。这样在测试区域会产生相应的电场和磁场变化。由于静磁场和静电场并不能引起场内部的金属器件产生任何电流。所以,在测试区域主要考虑变化的电磁场就足够了。基于上面的分析,如果我们能够把变化的电磁场从测试区域移走,我们就达到了设计目的了。
在图2中,印刷电路板被一个槽分成了两部分。这两部分只在连接点1 连接。同时,在印刷电路板1的正上方平行地增加一块金属板。此金属板和电路板2 在连接点2连接在一起。这样就可以强行地将原来在印刷电路板1和2之间流动的电流分为两部分。一部分和原来一样流动。另一部分变成了在金属板和印刷电路板2之间流动。这样在印刷电路板1上的电流总量就下降了。如果我们能够不要让金属板的边缘和印刷电路板1保持一定的距离,那么两个相应的电磁场就不能线性叠加,从而达到有效降低测试区域电磁场的目的。
这种技术的基本想法是把一部分的末端感应电荷从它原来的位置移走。由于电磁场是三维辐射的,所以电磁场的下降速度比移动距离的下降速度快很多。积累电荷一点点空间距离上的移动就能在测试区域引起很大幅度的电磁场强度的变化。
添加了金属板之后,由于印刷电路板1和金属板之间有很强的耦合,两块印刷电路板和金属板一起作为天线的地。地的尺寸并没有改变。所以天线的谐振和辐射也不会改变,这样就有效地达到了保持天线的性能不变的同时,有效地降低 了测试区域电磁场的目的。
计算机仿真和测试结果
这一节我们主要介绍如何用计算机仿真和样品测试的办法来进一步验证我们的设计思想。在计算机仿真中使用的模型和图1、图2一样。
首先,我们在计算机中建立了和图1一样的模型,整个模型的外观尺寸定为了100mm×40mm,这个尺寸是典型的手机的实际尺寸,所有的金属材料的特性都使用了铜的特性,天线的谐振点设在了1GHz,仿真模型和仿真结果如图5。