专利名称：抑制双频手机电磁辐射的混合微带线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抑制双频手机电磁辐射的混合微带线装置。
背景技术：
近年来个人通讯产业迅速崛起，仅全球系统移动业务(GSM)就已开辟出几个频 段，包括GSM900MHz和GSMl800MHz (DCS)。手机给人们带来便利的同时，也由于设计 和使用上的原因，造成了手机通话时产生过量的电磁辐射，导致了许多负面效应。场强测试 显示，手机的主要辐射源为天线，在其近场区范围内有着超量的电磁辐射。在手机轻薄化、 多功能化、天线内置化的设计潮流下，如何能够既保证通话质量，又有效降低手机电磁辐射 对使用手机者造成的伤害已成为一个亟待解决的问题。"左手材料(left-handed materials)"的概念由V. G Veselago于1967年率先提出，它是 一类介电常数和磁导率同时为负值的物质，自然界中并不存在。2001年，D.R. Smith等制备 出基于金属开口谐振环/金属线结构的微波频段的人工左手材料样品，并通过负折射实验得以 验证。2002年，G. V. Ele他eriades等提出一种传输线模型来构造特定频段的左手材料，在传 输线中周期性地加载贴片电容和贴片电感可分别实现负磁导率与负介电常数。这种左/右手混 合微带线在电磁场激励下，在一定频率范围内呈现左手通带效应和右手阻带效应。仅加载贴 片电容或仅加载贴片电感的微带线则表现出显著的高通特性。利用阻带效应和高通特性，左/ 右手混合微带线能够很好地抑制电磁波的传输和辐射。发明内容本发明的目的在于提供一种基于左/右手混合微带线的装置，可以有效地克服现有 手机电磁辐射过量的不足，使电磁辐射几乎全部损耗于手机内部而不向外逸出，降低人脑受 伤害程度，且方便嵌入双频手机内部。本发明包括加载贴片电容和贴片电感的左/右手混合微带线，单独加载贴片电容的微带线
及单独加载贴片电感的微带线。微带线主要包括 一条环氧树脂玻璃布微波基板；一块矩形金属接地板，其蚀刻于所述微波基板一面，大小能够覆盖整个基板； 一排矩形金属导带，其蚀刻于所述微波基板的另一面，呈周期性排列，之间留有缝隙； 一系列贴片电容； 一系列贴片电感。在各段金属导带的中心位置打上圆柱状的通孔，贴片电容以串联的方式焊接于各段导带之间； 贴片电感嵌入通孔中，上端、下端分别与导带和接地板焊接。手机内置天线向手机本体泄漏高频电流造成的寄生辐射会对人的脑部造成极大伤害。为 此，在天线正下方设置一个金属接收板作为手机电磁辐射的收集部件，电磁辐射通过一条50Q 的拐角微带馈线进入加载贴片电容和(或)贴片电感的微带线，随后由另外一条50Q的锥形 微带馈线输出，与手机后盖内側底部的接地点相连。两条50Q的微带馈线端头均采用金属簧 片，便于安装。为了通话时手机使用者的手部充分接触手机后盖的接地点，接地点通过一条 U形金属带与手机机壳上下端的外置金属传导片连接。通话时，该外置金属传导片和使用手 机者的手部接触，因此与大地导通成为等势体，形成一个微波LC回路，射频输入点和接地 点之间形成电势差，手机近场区辐射的电磁波在微带线内传输。通过设计导带和缝隙的长度 以及导带单元个数，并且搭配不同的贴片电容和贴片电感，使左/右手混合微带线的阻带和电 磁禁带能完全覆盖手机天线低频900MHz及高频1800MHz两个工作频段，手机的电磁辐射因 此得到抑制。
图1左/右手混合微带线单元结构示意图；图2利用左/右手混合微带线抑制双频手机电磁辐射装置示意图； 图3左/右手混合微带线的微波S^透射曲线；
图4仅加载贴片电感的微带线的微波S2,透射曲线； 图5仅加载贴片电容的微带线的微波Su透射曲线。
具体实施方式
本文设计的左/右手混合微带线单元结构示意图如图1，其中(a)为剖视图， (b)为俯视图。在厚度为h、介电常数为s的单层微波基板11的一面蚀刻单排周期性排列的 矩形金属导带12，其结构参数包括为导带长度d (含缝隙g)，宽度w，单元数n和金属厚 度t;另一面为覆盖整个微波基板ll的矩形金属接地板13，接地板宽度为D。每段导带的中 心位置处分别打上垂直于微波基板的圆柱状通孔14，孔径为O。微波基板厚度h、介电常数 e和导带宽度w及金属厚度t等参数的设置使得微带线在低频900MHz和高频1800MHz等频 段工作时的特性阻抗均能满足50Q。利用(^和k分别表示加载的贴片电容15及贴片电感 16。图2 (a)、 (b)为抑制双频手机电磁辐射的装置示意图。描述了金属铜接收板24将收集 到的手机朝向人脑的电磁辐射通过拐角微带线22进入混合微带线，在手机后盖29扣合手机 的情况下，由锥形微带线25输出到接地点23;接地点23通过U形金属铜带26将电磁讯号 输送至手机上下两端的外置金属铜传导片27，使用手机者的手部与外置金属铜传导片27接 触，进而与大地导通。混合微带线的位置在手机内部的一侧，不影响手机电池28的正常装配。 应用时，通过调节加载贴片电容15和(或)贴片电感16的微带线的结构参数和元件参数使 微带线的阻带或电磁禁带能完全覆盖手机天线21的两个工作频段，使电磁辐射几乎全部损耗 在微带线内而不再向外过量辐射，从而保护了人脑安全。本发明的实现过程和材料特性由实施例和
实施例一利用蚀刻或印刷等技术将金属铜成形于微波基板的表面，以完成左/右手混合微带线的制 作，其具体制备过程如实施方式所述。微带线的相关参数设置为h=1.50mm， s=4.65 (环氧 树脂玻璃布)，d-8.00mm， g=0.90mm， w^2.80mm， n=8， t=0.018mm， 0= 1.50mm及D= 8.80mm。将一系列封装号为0603的贴片电感LL以并联的方式焊接在金属导带和金属接地板 之间；同时把一系列封装号为0805的贴片电容CL串接在相邻的金属导带之间，贴片电容的 两端分别与两段导带的端沿焊接，恰好装配在缝隙正上方。由图3所乐，Cl = 5.1PF、 Lt=4.7nH 组合的左/右手混合微带线在1300-1960MHz频率范围内出现一个极宽的阻带，其完全覆盖了 手机的高频工作频段，且该阻带平均透射幅度为-25dB。实施例二与实施例一相似，利用蚀刻或印刷等技术将金属铜成形于微波基板的表面，以完成左/右 手混合微带线的制作，其具体制备过程如实施方式所述。微带线的相关参数设置为 h=1.50mm， e=4.65 (环氧树脂玻璃布)，d=8.00mm， g=0.90mm， w=2.80mm， n=8, t=0.018mm， (D= 1.50mm及D-8.80mm。将一系列封装号为0805的贴片电容CL串接在相邻的金属导带之 间，贴片电容的两端分别与两段导带的端沿焊接，恰好装配在缝隙正上方；同时把一系列封 装号为0603的贴片电感Ll以并联的方式焊接在金属导带和金属接地板之间。仍由图3知， CL=2.0pF、 LflO.OnH组合的左/右手混合微带线在1425-1960MHz频率范围内出现一个宽的 阻带，其完全覆盖了手机的高频工作频段，且该阻带平均透射幅度为-15dB。实施例三利用蚀刻或印刷等技术将金属铜成形于微波基板的表面，其具体制备过程如实施方式所 述，本实施例所用的基本结构单元为仅加载贴片电感的微带线。微带线的相关参数设置为 h=1.50mm， s=4.65 (环氧树脂玻璃布)，d=6.00mm， g=0.80mm， w=2.80mm， n=6， t=0.018mm， 0= 1.50mm及D-8.80mm。将一系列封装号为0603、 LL=1.0nH的贴片电感以并接方式焊在 金属铜导带和接地板之间。贴片电感k还可选用1.8nH、 2.2nH。图4是仅加载贴片电感的微 带线的微波透射曲线，由图可知对1.0nH、 1.8nH和2,2nH的电感，均在2000MHz以下频段 出现小于-50dB的电磁禁带，其完全能覆盖手机的双频工作频段。
实施例四利用蚀刻或印刷等技术将金属铜成形于微波基板的表面，其具体制备过程如实施方式所 逑，本卖施例所用的墓本结构单元为仅加载贴片电容的徼带线。微带线的相关参数设置为h=1.50mm， s=4.65 (环氧树脂玻璃布)，d=8.00mm， g二O.卯mm， w=2.80mm， n=6， t=0.018mm， 及D=8.80mm。此时微带线上没有通孔。将一系列封装号为0805、 Q=0.5pF的贴片电容以 串接方式焊在相邻金属铜导带之间。贴片电容CL还可选用1.0pF、 1.5pF。图5是仅加载贴片 电容的微带线的微波透射曲线，由图可知对0.5pF、 l.OpF禾卩1.5pF的电容，均在1960MHz以 下频段出现小于-15dB电磁禁带，其完全能覆盖手机的双频工作频段。以上所述，仅是本发明的优选实例而已，不能因此局限本发明的权利范围，举凡依本发 明权利要求及发明说明书内容所做的其他各种相应的更动与润饰，都应属在本发明专利要求 的保护范围之内。
权利要求
1. 一种抑制双频手机电磁辐射的混合微带线装置，该装置包括微带线，贴片电感LL，贴片电容CL，一金属铜接收板，一拐角微带线，一锥形微带线，一接地点，一U形金属铜带，外置金属铜传导片，其主要特征在于金属铜接收板、左/右手混合微带线及接地点构成微波LC回路。
2. 根据权利要求1所述的一种抑制双频手机电磁辐射的混合微带线装置，其特征在于所述的左/右手混合微带线有三种类型(1) 同时加载贴片电感和贴片电容的微带线，相关参数为h=1.50mm， s=4.65 (环氧树 月旨玻璃布)，d=8.00mm， g=0.90mm， w=2.80mm， n=8, t=0.018mm， 0>= 1.50mm 及D二8.80mm，贴片电感LL=4.7nH，封装号为0603，贴片电容CL=5.1pF，封装 号为0805;(2) 仅加载贴片电感的微带线，相关参数为h=1.50mm， S=4.65 (环氧树脂玻璃布)， d=6.00mm， g=0.80mm， w^2.80mm， n=6， t=0.018mm， 0>=L50mm， D=8.80mm， 贴片电感LL=1.0nH，封装号为0603;(3) 仅加载贴片电容的微带线，相关参数设置为h=1.50mm， s=4.65 (环氧树脂玻璃布)， d=8.00ram， g = 0.90mm， w=2.80mm， n=6， t=0.018mm， D = 8.80mm，贴片电容 Q^0.5pF，封装号为0805。
3. 根据权利要求1所述的一种抑制双频手机电磁辐射的混合微带线装置，对同时加载 贴片电感和贴片电容的微带线，其特征在于所述贴片电感和贴片电容还可选用Ci-2.0pF， Li=10.0nH的元件组合。
4. 根据权利要求1所述的一种抑制双频手机电磁辐射的混合微带线装置，对仅加载贴 片电感的微带线，其特征在于所述贴片电感还可选用L!^1.0 2.2nH。
5. 根据权利要求1所述的一种抑制双频手机电磁辐射的混合微带线装置，对仅加载贴 片电容的微带线，其特征在于所述贴片电容还可选用CL二0.5 1.5pF。
6. 根据权利要求l所述的一种抑制双频手机电磁辐射的混合微带线装置，其特征在于-所述金属铜接收板置于手机天线正下方，U形金属铜带和外置金属铜传导片置于手机后盖上。
全文摘要
本发明涉及一种抑制双频手机电磁辐射的混合微带线装置，该装置包括微带线，贴片电感L<sub>L</sub>，贴片电容C<sub>L</sub>，一金属接收板，一拐角微带线，一锥形微带线，一接地点，一U形金属带，两块外置金属传导片。该装置的金属接收板、左/右手混合微带线及接地点构成微波LC回路，能够有效消耗手机的过量电磁辐射，由此降低手机使用者脑部的伤害程度。本发明采用低成本的贴片电容、贴片电感、金属铜片导体和微带线来制造，具有造价低廉，易于组装，方便嵌入双频手机内部等优点。
文档编号H01Q13/08GK101212082SQ20061010535
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月29日 优先权日2006年12月29日
发明者介晓永, 涛 安, 李明明, 罗春荣, 赵晓鹏 申请人:西北工业大学