基于FDTD算法的手机天线对人体头部电磁辐射的仿真研究

摘要

随着科学技术的迅猛发展和人们生活水平的大幅提高，手机（移动电话）的持有量急剧增加，已成为现代社会中一种大众化信息交换工具；与此同时，手机电磁辐射是否对人体构成危害，也自然成为人们关注的焦点。手机在工作时，由于天线距离人头部很近，头部处于近场感应和辐射场范围内，足够强的微波辐射可能对人体组织产生热和非热效应，从而构成对人体潜在的危害。 对于这样的一个电磁辐射问题，本文利用电磁场计算的常用方法——时域有限差分法(Finite Difference Time Domain Method)和比吸收率(SAR)进行数值模拟计算。首先，将FDTD 法引入到SAR 计算中，并对边界条件、网格剖分进行定义，以更好的适应电磁辐射的计算；其次，对人体的头部和手机天线进行建模。 最后，分析了在900MHz 的工作频率下手机天线近场区中人体头部在辐射系统峰值功率下电场强度和比吸收率的分布。我们期望通过这种仿真实验和分析很好地认识手机天线对头部的辐射作用，为研究这一复杂的电磁问题提供一种计算方法和技术手段。 我进一步的研究思路和设想可从以下两个方面入手： 第一细化头部的建模工作，将眼睛、肌肉等组织的电参数赋予其所在的元胞。 第二通过CT、MRI 等医学成像技术来得到头部更为真实的结构模型。