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天线电磁辐射对人体影响的仿真研究

作　者: 韩磊
导　师: 牛中奇
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 人体电磁模型比吸收率手机平面倒F天线时域有限差分法
分类号: X591
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着科学技术的迅猛发展和人们生活水平的日益提高,移动通信的日益普及使得人们越来越关注其电磁辐射是否会对人体健康造成危害:时域有限差分法在处理不规则形体电磁问题时的灵活性使得它在生物电磁学方面获得了广泛的应用。作者正是基于这种考虑,在本篇论文中用时域有限差分法来获取移动通信系统电磁辐射在人体内造成的SAR值分布。本文在介绍生物电磁学及生物电磁剂量学基本知识的基础上,对时域有限差分法的基本原理和要点作了归纳;在讨论人体模型的建立原则的基础上着重阐述由人体解剖图获得FDTD(时域有限差分)法结构模型和电磁模型的过程;在分析平面倒F天线辐射特性的基础上,用FDTD法对在手机近场的人体头颅吸收的电磁剂量进行了仿真计算;研究了暴露于移动通信基站天线远区场中的人体和移动电话天线近区场中的人体头部在辐射系统峰值功率的情况下发射时的SAR(辐射功率比吸收率)分布,并将计算结果同现有的国际国内卫生标准进行了比较。随着对FDTD算法的深入研究,以及扩展其在天线等领域的应用,FDTD算法在指导优化日益集成化微小型天线的设计制造有着重要的意义,也日益成为一项极具特色和发展前途的研究课题。随着其算法的不断改进,必将会对天线的优化设计带来一轮新的革命。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 选题背景及意义  7
  1.2 电磁辐射对人体的影响  7-9
    1.2.1 热效应概述  8
    1.2.2 非热效应的机理  8-9
  1.3 比吸收率SAR 的概念  9-11
  1.4 射频辐射卫生标准研究  11
  1.5 本文的研究内容和目标  11-13
第二章时域有限差分法概述  13-25
  2.1 FDTD 法的基本原理  13-17
    2.1.1 Yee 氏网格介绍  13-14
    2.1.2 Maxwell 旋度方程的有限差分表示  14-17
    2.1.3 数值稳定性与色散性  17
  2.2 吸收边界条件  17-20
    2.2.1 Mur 吸收边界条件  18-20
    2.2.2 截断边界面交线上的吸收边界条件  20
  2.3 连接边界条件  20-23
    2.3.1 连接边界面上场分量的递推公式  22-23
    2.3.2 连接边界面的交线上场分量的递推公式  23
  2.4 时域有限差分法的特点  23-25
第三章人体模型的建立  25-38
  3.1 引言  25
  3.2 医学成像及三维人体重建  25-30
  3.3 生物组织的电磁特性  30-32
    3.3.1 生物组织的导电特性  30
    3.3.2 生物组织的介电特性  30-32
  3.4 人体模型的建立  32-38
    3.4.1 人体结构的建模  33-36
    3.4.2 人体电磁模型的建立  36-38
第四章天线对人体电磁辐射的研究  38-50
  4.1 引言  38
  4.2 基站天线对人体电磁辐射的研究  38-42
  4.3 手机对人体的电磁辐射  42-50
    4.3.1 手机天线简述  42-43
    4.3.2 倒 F 天线的模型建立  43-44
    4.3.3 单频 PIFA 特性的仿真分析  44-47
    4.3.4 人体吸收电磁剂量的仿真分析  47-50
第五章总结与展望  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-55

天线电磁辐射对人体影响的仿真研究

内容摘要

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