Till innehåll på sidan

EMF Exposure and Radiation Performance of Millimeter-Wave Antennas in 5G Mobile Terminals

Tid: To 2021-03-18 kl 09.00

Plats: zoom link for online defense webinar (English)

Ämnesområde: Elektro- och systemteknik

Respondent: Bo Xu , Elektroteknisk teori och konstruktion

Opponent: Professor Akimasa Hirata, Nagoya Institute of Technology

Handledare: Sailing He, Elektroteknisk teori och konstruktion, Teoretisk elektroteknik, Alfvénlaboratoriet, Mikroelektronik och informationsteknik, IMIT, Optical Network Laboratory (ON Lab); Oscar Quevedo-Teruel, Elektroteknisk teori och konstruktion

Abstract

Sedan 2019 har 5G rullats ut i många länder. För att hantera den ökade efterfrågan på datakapacitet så utnyttjas för första gången frekvensspektrum inom millimetervågsområdet (mmW) för mobil kommunikationsteknik. Med tillkomsten av 5G uppkommer många frågor för telekommunikationsindustrin, såsom vad påverkar prestanda för mmW-antenner i mobila terminaler och hur utvärderar man effekterna av denna påverkan. Denna avhandling fokuserar på två aspekter kring prestanda för mmW-antenner. Den ena är strålningsprestandan för mmW-antenner integrerade i mobila terminaler, och den andra är exponering för elektromagnetiska fält (EMF) från dessa antenner. 

När en mmW-antenn är integrerad i en mobil terminal så kan strålningsprestandan påverkas av installationsförhållandena, exempelvis telefonhöljet och bildskärmen. Genom detaljerade simuleringsanalyser, steg för steg, undersöks olika typer av effekter av installationsmiljön samt effekten av användarens hand. Vidare undersöks också effekter av realistiska installationsförhållanden med hjälp av fjärrfältsmätningar och närfältsanalyser baserade på lösningar till det inversa problemet. Analyserna ger viktiga insikter om design och mätning av mmW-antenner i realistiska installationsmiljöer.

Mobila terminaler måste uppfylla krav och riktlinjer för EMF-exponering innan de sätts på marknaden. Genom att utföra multifysiksimuleringar som hybridiserar de elektromagnetiska och termiska problemen så studeras korrelationen mellan temperaturökningen i kroppsvävnad och den infallande effekttätheten från mmW-antenner. Olika fältkombinationsmetoder för EMF-exponering från gruppantennelement undersöks genom simuleringar och mätningar, och metoder för att beräkna den övre gränsen för EMF-exponering från gruppantenner i mmW-området utvecklas.

De internationella riktlinjerna för EMF-exponering, inkluderande gränsvärdena i mmW-området, har nyligen reviderats. Konsekvenserna av de reviderade gränsvärdena undersöks genom att bedöma vilken maximal uteffekt och vilken maximal ekvivalent isotropiskt utstrålad effekt (EIRP) som kan tillåtas för mobilantenner i mmW-området för både ideala och realistiska scenarier. De erhållna resultaten ger värdefull information för mobilterminaltillverkare, nätoperatörer och standardiseringsorgan.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-290657