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。     

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.     

窄边双脊波导传输特性分析

传统脊波导的脊位于长边,与矩形波导相比,具有较大的截止波长、较宽的单模带宽和较低的阻抗等优点。这方面的论文很多。迄今为止,没有关于窄边双脊波导的研究报道。本文采用亥姆霍兹方程有限差分法分析,从而获得精确的窄边双脊波导传输特性参数。计算结果与传统的双脊波导相比较,窄边双脊波导减小了单模带宽,因此可作为有效的脊带宽滤波器。     

5G手机天线辐照特性及其在人体头部中温度场分布

为了研究5G手机天线电磁辐照对人体头部比吸收率(SAR)和温度场分布的影响,在COMSOL仿真软件中建立多频段5G手机模型以及代表人体头部组织皮肤层、颅骨层和大脑层的三层球形人体头部模型,对两种常用的手机天线输入功率和4种工作频率情况下,手机电磁辐照对人体头部各层SAR值和温度场分布进行仿真计算。仿真结果表明:两种输入功率中,1 900 MHz时皮肤层SAR值最大,为0.715 W/kg,其对应的表面温度最高,达37.209°C;当手机离人体头部的距离由5 mm增大到30 mm时,皮肤层SAR值最大减小50.20%,但温度场最大减小仅为0.180%。所有仿真计算结果所得SAR值和温度场的分布均低于国际非电离辐射防护委员会(Intemational Commission on Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)的规定限值。说明5G手机天线所致人体头部的电磁辐照和温度场的分布是安全的。     

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。     

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。     

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.     

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.     

植被对特高压交流输电线路电磁暴露的影响

植被对特高压交流输电线路的电磁环境影响是重要的研究内容,为了对有、无植被两种条件下的1 000 kV特高压交流输电线路对人体电磁暴露程度进行比较研究,选用有限元多物理场仿真分析软件COMSOL分别对有、无植被环境中人体在猫头塔线路下方所受磁感应强度与感应电场强度进行仿真分析,并对两种环境下的仿真结果进行对比,最后将结果与国际非电离辐射防护委员会（International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP）制定的人体电磁暴露限值做比较。结果表明：有、无植被两种特定环境下人体所受到的磁感应强度最大值分别为12.711μT和12.823μT,两者变化不大。有植被存在的环境下人体所受到的感应电场最大值为0.475 mV/m,是无植被环境下的48.3%。计算结果均低于ICNIRP规定的人体电磁暴露限值。