CC BY
13
УДК 621.386.504.7
Б.А.ПАНЧЕНКО
Уральский государственный технический университет - УПИ,
г.Екатеринбург
О РАСЧЕТЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МОЩНОСТИ,
ПОГЛОЩЕННОЙ МОДЕЛЬЮ ГОЛОВЫ ЧЕЛОВЕКА
Получены расчетные соотношения для определения поглощенной мощности в слоях модели головы человека под действием электромагнитного поля, излученного антенной персонального средства связи.
The problem of power absorption's evaluation in the layers of human head's model was solved. The model of the human's head is considered to be affected by the electromagnetic field of mobile communicational device's antenna.
Сравнительная оценка поглощенной мощности ведется по величине удельного коэффициента поглощении (SAR), который учитывает не только интенсивность электрического поля, но и характеристики материала слоев модели:
,|2
SAR =
ст| E\
где Е - напряженность электрического поля; о - проводимость вещества слоя модели; р -удельная плотность вещества слоя.
Параметры о, р берутся для каждого слоя модели головы и зависят от частоты [1].
Напряженность электрического поля определяется в результате решения задачи электромагнитного возбуждения многослойной модели. Для случая возбуждения электрическим вибратором с моментом Iэ1 решение задачи приведено в работе [2].
Составляющие электрического поля в сферической системе координат записываются следующим образом:
Ee (ap, a) = Emaxc0s(9) Z
2n +1
1 n(n + 1)
Xn (e) KEn +Пп (e) K^ J;
ЕФ (ap, a) = "Emax sin(9) Z 2 + 1 X
E=1 n(n + 1)
Tn (e) KH +In (e) KE
где
Emax = i
l
\
jrhl 1
s0 4л a
; Tn(e)=
ap;(cos(e)).
ш
лn(e)=
P1(cos(e)),
sin e
KE =
iZ (ap) ' hn2)'(koa)"
Z0 p _ hn2)(koa) _
T
p+1
k0ap^l¿(ap )iZ(a)
KH =
T
H p+1
k0 apir(a)
kp = ko
h-2 (x), h-2 (x) - сферическая
функция Ханкеля и ее производная в нормировке Швацшильда [3]; s ' - относительная диэлектрическая проницаемость слоя; Z (a) = Z (a) • Z (a) и Y(a) = Y(a) • Y(a) -направленные сопротивления и проводимости; Тр+ и - коэффициенты трансформации, выражения для которых приведены в работе [2].
Расчет SAR при частоте 900 МГц приведен на рисунке.
X
X
X
_ 211
Санкт-Петербург. 2004
SAR, Вт/кг
6 Слой
Распределение SAR по слоям шестислойной модели головы человека
Удельный коэффициент поглощения является локальной характеристикой электромагнитного поглощения. Представляет интерес также электромагнитная мощность, поглощенная во всей структуре или в отдельных слоях, например в кожном или костном покрове.
Поглощенная мощность определяется стандартным способом, путем интегрирования модуля вектора Пойтинга на границах слоев. Например, мощность, рассеянная в первом слое, APj = P1 - P1.
Мощность, рассеянная во втором слое,
ÄP2 = P2 - P2 -APi,
где Pp, Pp - мощность, входящая в слой и выходящая из слоя p.
Расчет Pp и Pp можно производить
двумя способами. Во-первых, можно использовать направленные модальные импе-дансы и адмитансы. Например, для волн электрического типа
Z (r) - i fc •
Zo(r) --U
'W (kr)
Второй подход предусматривает запись характеристических функций Грина в виде волн, бегущих в положительном и отрицательном направлениях радиальной оси сферической системы координат:
E = E + E; H = H + H .
Затем используется интегрирование модуля вектора Пойтинга по сферическим поверхностям радиусов для каждого слоя. Результаты интегрирования получаются достаточно компактными благодаря использованию условий ортогональности полиномов Лежандра.
На данном этапе заканчивается отладка программы для расчета поглощенной мощности по слоям модели. Результаты исследований планируется опубликовать в отчетных материалах по проекту в рамках подпрограммы «Экология и рациональное природоведение» НТП «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники».
ЛИТЕРАТУРА
1. Панченко Б.А. Распределение электромагнитного поля мобильного телефона / Б.А.Панченко, С.А.Козлов // Труды Второй науч.-техн. конф. / РУО АИН РФ. Екатеринбург, 2000.
2. Panchenko В. Interaction between the mobile phone's antenna and user. International symposium on antennas / B.Panchenko, S.Kozlov. Nice, 2002.
3. ХенлХ. Теория дифракции / Х.Хенл, А.Мауэ, К.Вестпфаль. М.: Мир, 1964.
0
2
3
4
5
212 _
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.158.
