HAC 是 Hearing Aid Compliance的縮寫，用來衡量手機和助聽器一起工作的兼容能力。這項指標(biāo)是為了保證有聽力障礙的人也能和普通人一樣使用手機。

　　以GSM為代表的無線電話近年來得到了廣泛的應(yīng)用。但HAC的要求在近幾年才逐漸浮現(xiàn)。在有些國家已經(jīng)有了強制性要求，比如美國。中國也有了自己的HAC標(biāo)準(zhǔn)，但不是強制要求。相對于天線和射頻電路的設(shè)計，HAC的設(shè)計難度要高出很多。本文將結(jié)合一些批量生產(chǎn)的產(chǎn)品為實例介紹在設(shè)計GSM手機時如何有效減小電場和磁場在特定區(qū)域的近場輻射從而達到能與助聽器一起工作的能力。這里介紹的設(shè)計思路和方法也可以用于其它無線終端。

　　基本架構(gòu)介紹

　　圖1是一個簡化了的手機結(jié)構(gòu)示意圖，天線的位置在手機的下端，與手機的聽筒分置于手機的兩端。因此，如圖1所示，在測試區(qū)域的電場和磁場需要降到HAC要求的標(biāo)準(zhǔn)以下。本文要討論的就是一種能夠降低測試區(qū)域的電場和磁場輻射的同時，又不降低天線輻射效率的技術(shù)。

　　圖2 是一個關(guān)于這種技術(shù)的示意圖。在圖2中，金屬片的長度必須小于印刷電路板1的長度。就是說印刷電路板1的邊緣到測試區(qū)域必須有足夠的空間。這是本項技術(shù)的關(guān)鍵點。在圖2中，兩塊印刷線路板，包括上面的金屬部件，至少要在連接點1和連接點2同時連接。這種連接能確保天線的諧振點不會改變。

　　在實踐中，圖2中的金屬片有可能根據(jù)實際情況有所不同。但其基本工作原理是不會改變的，下面會詳細闡述。

　　理論分析

　　下面將結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4來介紹這種技術(shù)的工作原理。圖3是一個直板手機的電流分布圖，圖4是在直板手機上添加了本技術(shù)之后的電流分布圖。

　　在一般情況下，手機上的電流分布是從天線饋電到電路板的另一端逐漸減弱的(參見圖3)。在圖3中，電流的大小是變化的， 電流的方向也是變化的。電流強度在電路板的末端減小為零。電流強度降低為零意味著電荷的積累，所以在這里誘導(dǎo)電場起主導(dǎo)作用。同時，這種變化的電場會產(chǎn)生對應(yīng)的磁場。這樣在測試區(qū)域會產(chǎn)生相應(yīng)的電場和磁場變化。由于靜磁場和靜電場并不能引起場內(nèi)部的金屬器件產(chǎn)生任何電流。所以，在測試區(qū)域主要考慮變化的電磁場就足夠了?；谏厦娴姆治觯绻覀兡軌虬炎兓碾姶艌鰪臏y試區(qū)域移走，我們就達到了設(shè)計目的了。

　　在圖2中，印刷電路板被一個槽分成了兩部分。這兩部分只在連接點1 連接。同時，在印刷電路板1的正上方平行地增加一塊金屬板。此金屬板和電路板2 在連接點2連接在一起。這樣就可以強行地將原來在印刷電路板1和2之間流動的電流分為兩部分。一部分和原來一樣流動。另一部分變成了在金屬板和印刷電路板2之間流動。這樣在印刷電路板1上的電流總量就下降了。如果我們能夠不要讓金屬板的邊緣和印刷電路板1保持一定的距離，那么兩個相應(yīng)的電磁場就不能線性疊加，從而達到有效降低測試區(qū)域電磁場的目的。

　　這種技術(shù)的基本想法是把一部分的末端感應(yīng)電荷從它原來的位置移走。由于電磁場是三維輻射的，所以電磁場的下降速度比移動距離的下降速度快很多。積累電荷一點點空間距離上的移動就能在測試區(qū)域引起很大幅度的電磁場強度的變化。

　　添加了金屬板之后，由于印刷電路板1和金屬板之間有很強的耦合，兩塊印刷電路板和金屬板一起作為天線的地。地的尺寸并沒有改變。所以天線的諧振和輻射也不會改變，這樣就有效地達到了保持天線的性能不變的同時，有效地降低 了測試區(qū)域電磁場的目的。

　　計算機仿真和測試結(jié)果

　　這一節(jié)我們主要介紹如何用計算機仿真和樣品測試的辦法來進一步驗證我們的設(shè)計思想。在計算機仿真中使用的模型和圖1、圖2一樣。

　　首先，我們在計算機中建立了和圖1一樣的模型，整個模型的外觀尺寸定為了100mm×40mm，這個尺寸是典型的手機的實際尺寸，所有的金屬材料的特性都使用了銅的特性，天線的諧振點設(shè)在了1GHz，仿真模型和仿真結(jié)果如圖5。

　　模型2是基于模型1建立的。我們使用了一個38mm×2mm的縫隙把印刷電路板一分為二，同時增加了一個40mm×40mm的金屬板(如圖2)，金屬板和印刷電路板之間的間距為4mm。模型和仿真結(jié)果見圖6。

　　圖5和圖6 中的圖是測試區(qū)域的電磁場的強度。比較圖5和圖6，可以明顯地看出圖6中的電磁場的值比較低。(請參照表1)

　　為了進一步驗證這種技術(shù)的有效性，我們制作了驗證用的實際模型來驗證我們的設(shè)計思想。圖7是增加了新技術(shù)的驗證用模型圖片。表2是電磁場測試結(jié)果。圖8 是天線諧振點和發(fā)射效率的比較圖。上面是諧振點的比較，下面部分是發(fā)射效率的比較。從測試結(jié)果中可以看出，這種技術(shù)和我們想像的一樣。比較計算機仿真和測試后發(fā)現(xiàn)，不同點是：1)計算機仿真使用了一個頻率，而測試中用了兩個頻率;2)測試頻率和仿真頻率不完全一致。但是，從測試結(jié)果可以看出，這種方案是工作的，而且能同時降低不同頻段在測試區(qū)域的電磁場的值，也不影響天線的諧振點和發(fā)射效率，和我們設(shè)想的完全一致。

　　在實際的設(shè)計工作中，金屬片的外形和尺寸可以微調(diào)來達到最佳的效果。

　　從仿真和實測數(shù)據(jù)中我們可以得出結(jié)論這種技術(shù)是切實有效的，上面的理論分析是可信的，可以用來指導(dǎo)設(shè)計工作。

　　在諾基亞2760種的應(yīng)用

　　像其他技術(shù)的發(fā)展一樣，新技術(shù)的產(chǎn)生是為了滿足實際工作的需要，發(fā)展這種技術(shù)的目的是為了在實際工作中間去解決問題。

　　N2760是一款折疊機，如圖9和圖10所示。天線和HAC測試區(qū)域在手機的兩端，兩塊印刷電路板被柔性印刷電路板連接在一起。

　　圖10中紅色的部分是金屬板，是用來降低測試區(qū)域電磁場的。它通過折疊機的連接鎖鏈連到了印刷電路板2上，它的形狀是根據(jù)具體的手機設(shè)計環(huán)境優(yōu)化出來的。表3是實測的結(jié)果。

　　圖11是實施本技術(shù)前后天線在不同的頻段的輻射效率的對照圖。從圖中可以看出，使用新技術(shù)前后，天線的諧振點和效率沒有明顯的變化。但在地頻段，使用了新技術(shù)后天線的帶寬有所降低。帶寬的變化是由于金屬片的頻率選擇性引起的。這里不再做詳細的論述。

　　結(jié)語

　　根據(jù)理論分析、計算機仿真、模型測量結(jié)果和實際產(chǎn)品的測量結(jié)果，我們可以認為這種技術(shù)是切實有效的。而且我們成功地應(yīng)用了這一技術(shù)在諾基亞N2760上。這款手機同時通過了FCC HAC M3 標(biāo)準(zhǔn)的認定和美國運營商TMO關(guān)于天線輻射功率和靈敏度的要求。