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移动男子臀部佩戴的手机 | Remcom

作者:管理员| Feb 17, 2017 6:24:00 PM

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本示例评估了佩戴在详细人体模型臀部的简化蜂窝电话在辐射模式、回波损耗、阻抗和效率等性能方面的变化。所使用的电话是一个处于闭合位置的虚构翻盖式电话,主要由一个带有三频天线的接地板组成,在 1.9 千兆赫频率下具有较低的回波损耗。人体模型以 "可见人类项目 "的男性模型为基础,由一个 5 毫米的立方体网格描述,并根据 1.9 GHz 调整了材料参数。人体模型摆放了几个姿势,首先是模拟行走的人,然后是显示不同手臂位置对电话的影响。

如图 1 所示,简化的手机被放置在人体的右臀部,以模拟手机安装在腰带上不接触人体皮肤的情况。由于手机的细节特性,FDTD 网格的分辨率需要比人体使用的 5 毫米细得多。为确保手机的清晰分辨率,使用了小至 0.1667 毫米的精细网格区域。然后使用软件产品VariPose将机身肢体重新定位到不同位置,并使用XFdtd 进行场模拟。

图 1:在 VariPose 人体网状模型旁边,灰色显示的是佩戴在臀部的移动电话。

作为第一个示例,该男子被调整为三种行走姿势,其中手臂和腿的位置为左脚和右脚向前迈步,中间为中立位置。左脚向前的第一个姿势如图 2 所示,中立和右脚迈步的姿势如图 3 和图 4 所示。在所有情况下,手机都悬浮在空间中,没有接触到臀部或手臂,但可以看到,在其中两个姿势中,手臂确实靠近了手机。在位置 1(图 5)中,右臂位于手机前方,手机产生的辐射模式显示身体右侧的增益最高。

图 2:行走者的位置 1 显示左脚向前,右臂向前伸到手机位置。

图 3:走人姿势 2 显示的是走人的中立姿势,两条腿都不向前伸,手臂垂在两侧。

图 4:图中是行走者的位置 3,右脚向前,右臂向后,但仍能覆盖大部分手机。

图 5:行走男子的增益模式 位置 1 的增益模式在身体侧面最强。

当右臂向后移动到位置 2 和位置 3(图 6 和图 7)更靠近手机位置时,天线的增益会减小,并转向正反方向。不同身体位置对回波损耗和阻抗的影响很小;但是,如表 1 所示,在手臂靠近手机的两种情况下,效率明显下降。在水平情况(图 8)和垂直情况(图 9)下,所有三个位置的增益图都绘制在一起,其中垂直切片是身体从右到左的横截面。在图 8 中,身体朝向 0 度,手机呈 90 度。在图 9 中,臀部与手机再次成 90 度。

表 1.

图 6:行走者位置 2 的增益模式,手臂挡住了手机的辐射,模式分裂,增益峰值向后移动。

图 7:行走者位置 3 的增益模式,此时右臂仍覆盖着手机。该模式与中立位置 2 相似,因为手臂处于类似位置。

图 8:行走的人的三个位置在水平面上的平面增益模式。图中,人朝 0 度,手机朝 90 度。

图 9:垂直切片中的平面增益模式,该垂直切片从侧面穿过人的身体,手机位于 90 度角处

从第一个练习中可以明显看出,手臂位置对手机天线有很大影响。在第二个例子中,右臂的位置以 10 度为增量扫过 11 个位置,以衡量对天线性能的影响。图 10 显示了手臂相对于手机的移动,图中显示了所有 11 个位置。

图 10:所示为模拟中使用的移动臂的 11 个位置。

手臂的移动对手机性能有很大影响,尤其是增益模式。图 11 显示了手臂处于最靠后位置(位置 1)时的增益模式,增益峰值位于身体侧面。在图 12 中,手臂位于位置 4,增益模式明显不同,增益峰值位于身体前方。到图 13 所示的位置 10,手臂几乎完全向前,可以看到增益模式的峰值再次偏向身体侧面。图 14 显示了所有 11 个位置的增益模式,其中白色箭头表示增益峰值的方向。很明显,随着手臂的移动,增益模式的形状和水平都发生了显著变化。水平和垂直平面上的增益以折线图的形式显示在图 15 和图 16 中,以供比较。

图 11:位置 1 中位于后方的臂的增益模式图。手臂主要不受辐射模式的影响,增益峰值位于机身一侧。

图 12:位置 4 中手臂的增益模式,此时手机辐射被阻挡。此处的增益峰值位于人的前方。

图 13:位置 10 的增益模式,手臂主要位于手机前方。该模式仍有影响,但增益峰值再次偏向身体一侧。

图 14:图中显示的是不同手臂位置的全部 11 种增益模式。箭头表示增益峰值的方向,可以看出增益峰值随手臂位置的变化而显著变化。

图 15:所示为所有 11 种情况下水平面增益模式的平面折线图。在这里,人面向 0 度点,手机位于 90 度点。

图 16:所示为所有 11 种情况下增益模式的平面线形图,垂直面与人的侧面相交。手机位于 90 度点。

在比较馈电点的回波损耗和阻抗值时,机械臂的移动影响不大。表 2 显示了所有悬臂位置的数值摘要。除位置 5 外,系统效率在所有悬臂位置上的变化也很小,因为悬臂直接位于电话上方,效率会显著下降。

表 2.

这组示例展示了如何将VariPoseXFdtd软件产品结合使用,以分析设备(本例中为手机)在人体运动的动态环境中的性能。