第五代移动通信技术(5G)已经开始逐步推广和商用。目前,商用的5G移动终端主要工作在6 GHz以下(sub-6 GHz)频率范围,而按照第三代伙伴计划(3GPP)的规划,未来5G移动终端还会工作在毫米波频段,其中28 GHz和38 GHz附近频段可能最早实现商用。区别于传统sub-6GHz终端的天线,在毫米波频段移动终端将采用高增益天线尤其是阵列天线以对抗自由空间损耗。同时,毫米波在移动通信系统中的使用,引起了关于各个国际组织制定的电磁辐射防护标准是否能继续有效地衡量毫米波辐射危害的讨论和研究。在这样的背景之下,本文在以下几个方面做了研究和创新:1)按照5G移动终端毫米波天线的发展趋势,设计了不同尺寸的毫米波贴片阵列天线,结合人体头部多层组织模型和生物热传输方程,研究了不同尺寸贴片天线阵列、不同的波束扫描角度、不同的天线距离对人体组织内温度的影响,结果表明,天线贴近人体时,结构越紧凑的天线越容易在组织内造成更高的温度;垂直入射的波束比斜入射的波束更易使组织升温。2)采用毫米波贴片天线阵列,研究其在不同平均面积上作平均的功率密度与其导致的人体组织内上升温度的关系。结果表明,当毫米波天线阵列的功率密度在1cm2左右的面积上作平均时,面积平均功率密度与组织内上升温度的线性相关性较好,且其加热因子更接近于平面波的加热因子。3)针对未来同时工作在sub-6 GHz和毫米波频段的5G移动终端,提出了一种基于高斯分布的电磁场总曝露比近似表达式,该近似表达式可以避免比吸收率(SAR)测量系统和功率密度测量系统之间位置对准的问题,且近似效果良好;提出了一种基于温度的电磁场总曝露比近似表达式,该表达式近似的数值与组织内上升温度保持良好的线性关系,能更为合理地反映电磁场辐射对人体组织的影响。4)针对未来5G毫米波移动终端在测量近场功率密度方面的需求,提出了一种基于等效电磁流法和球面测量系统的近场功率密度快速测量方法,并对一个设计有四个准八木天线的移动终端模型进行了测试。单个天线在包括28 GHz和38 GHz的宽频带范围内测量时间仅在10分钟左右,与当前其他功率密度测量方法相比具有快速高效的优点。同时,还分析了几个可能影响等效电磁流法准确性的重要因素,发现对于手机大小的设备而言,等效电磁流法要求在28 GHz角分辨率要达到4°左右,在38 GHz要达到2°左右,系统相位测量噪声标准差要小于10°。