纯电动汽车典型无线充电线圈电磁暴露安全评估研究

为评估纯电动汽车无线充电时充电线圈电磁暴露的安全性,采用有限元仿真软件COMSOL构建了纯电动汽车使用无线充电线圈充电时对人体的电磁暴露模型。本文研究无线充电线圈频率为10.27MHz,对车体进行静态充电时在人体头部产生的磁感应强度、感应电场强度分布,并与国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的限值进行比较。结果表明,脑组织中磁感应强度的最大值为5.94×10~(-3)μT,占ICNIRP限值的6.46%;脑组织中感应电场强度最大值为24.3mV/m,占ICNIRP限值的0.09%。二者均远小于ICNIRP制定的公众电磁暴露推荐值。说明电动汽车在进行无线充电时,线圈对人体产生的高频电磁暴露不会对健康构成威胁。     

心脏起搏器无线充电电磁暴露安全评估

为准确地评估心脏起搏器无线充电工作过程中产生的电磁暴露安全性,使用基于有限元的COMSOL软件进行建模及仿真计算。构建人体头部组织、简易胸腔及心脏的模型,并且在无线充电系统工作频率设置为251 kHz时,得出了以上3个部位中产生的磁感应强度（B）、感应电场强度（E）分布,以及人体头部组织比吸收率（Specific absorption rate, SAR）值的分布,将结果与国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）制定的限值进行比较。结果显示：人体头部中B值最大为0.337μT,占ICNIRP阈值的9.26%;E值最大为0.393 V/m,占ICNIRP阈值的0.45%;心脏部位B值最大为3.118μT,占ICNIRP阈值的85.01%;E值最大为0.278 V/m,占ICNIRP阈值的0.32%;人体头部脑组织中SAR值为3.009×10-7 W/kg,远低于ICNIRP制定的公众电磁暴露推荐值。提示心脏起搏器无线充电过程对使用者的健康无明显影响。     

变形圆脊矩形波导传输特性的研究

脊波导器件在使用中会产生各种变形,在此采用有限元方法研究错位和受力变形对圆脊矩形波导传输特性的影响。数值分析结果表明,错位变形使脊波导截止波长变长,单模带宽增大程度小于2％;双边受力变形对脊波导传输特性的影响较大．当变形达到10％时,其特性变化超过10％,在使用中应引起重视。     

Matlab求解方同轴波导的截止波长和特性阻抗

采用有限差分法利用Matlab求解了方同轴波导的特性阻抗和高次模的截止波长并画出了场结构图,将所得数据与国外文献数据进行了对比,证明了有限差分法结合Matlab在分析简单截面的同轴波导时是简单可行的,而且计算精度较高,通用性强,可以用于传输线工程问题的设计和计算.最后计算了矩形同波导和偏心同轴波导的相关数据,用于与方形同轴波导对比.     

采用卷积神经网络的双频功分器优化设计

功率分配器(简称功分器)作为微波电路中常用的射频器件,是构建5G系统多输入多输出(MIMO)馈电网络的重要组成单元。为了对已有固定频率的功分器结构进行重新快速地优化设计,以适用于包括5G工作频段在内的任意实际所需的工作频段,该文以预先设计的一种双频功分器作为优化设计目标,提出了一种基于改进后的一维卷积神经网络的深度学习方案。预测功分器在其他任意双谐振频率处拥有良好性能的几何结构参数,运用自组织映射神经网络进行样本的选取,提高卷积神经网络的训练效率。预测出的功分器在电磁仿真软件中进行验证,仿真结果显示功分器在工作频率处的回波损耗高于20 dB,隔离度高于25 dB,插入损耗低于3.4 dB,工作带宽约为450~600 MHz,证明了利用神经网络实现多参数目标功分器的优化设计是一种快速有效的方法。     

器件变形对倒梯形脊波导传输特性影响的研究

针对脊波导器件在使用中产生的各种变形,采用Matlab环境下的有限元PDE工具箱进行了二次编程,求得错位变形和不同受力变形时的传输特性.数值分析结果表明:错位变形使脊波导截止波长变长,单模带宽增大程度小于2%,对于脊波导传输特性影响较大的是双边受力变形,当变形达到10%时,其特性变化超过10%,在使用中应引起重视.     

地铁高频电磁辐射的安全评估

为有效评估B型地铁乘客信息系统天线(Passenger information system,PIS)对司机室高频电磁辐射的安全性,设计PIS系统所用的5.8 GHz八木天线和司机人体模型,利用三维电磁仿真软件构建在PIS系统天线辐射下的地铁司机室高频电磁环境模型,数值模拟天线在不同输入功率条件下对地铁司机人体模型的高频电磁辐射影响。仿真结果表明,当天线的输入功率达到最大值50 W时,人体模型的比吸收率最大值0.63 W/kg,低于国际非电离辐射委员会(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)制定的职业电磁暴露基本限值10 W/kg;电场强度最大值为72.37 V/m,低于ICNIRP职业电磁暴露参考限值137 V/m;磁场强度最大值为0.74 A/m,高于ICNIRP职业电磁暴露参考限值0.36 A/m。当天线的输入功率降为10 W时,磁场强度最大值降为0.33 A/m,低于参考限值。因此,为了避免此高频电磁辐射对司机造成健康危害,地铁实际运行时,需要保证天线的输入功率低于10 W,使司机处于安全辐射范围内。     

脊的变化对双脊波导场图的影响分析

对称双脊波导脊的大小变化改变其传输特性参数,采用亥姆霍兹方程有限元方法计算出双脊波导主模截止波长数值,结果与文献结果对比说明计算方法精确有效,求对应的特征向量,就可得到脊波导横截面上的电场分布,从而分析脊大小变化对场结构图的影响。     

脊的变化对对称双脊波导主模截止波长的影响

关于双脊波导的研究报道很多,但对双脊波导的研究都集中于脊中心对称情况,对于脊偏离中心位置的情况则没有涉及.采用对亥姆霍兹方程有限元方法分析了脊的变化对双脊波导主模截止波长的影响,数值结果与文献结果对比,计算方法精确有效,从而可以通过改变脊尺寸和位置调节截止波长.     

偏心同轴电缆特性阻抗的分析和计算

针对同轴电缆在制造及使用过程中易造成偏心,采用边界元法研究了几种典型同轴电缆内导体偏心时的特性阻抗,得到了相应的特性阻抗数据。这些数据将为同轴传输线在微波工程中的设计应用提供理论基础和参考数据。