手机信号屏蔽器电磁辐射影响评估系统的研制

摘要

本文首先介绍了手机信号屏蔽器的工作原理以及其高频电磁波对人体可能造成的危害。虽然在考场使用手机信号屏蔽器能够有效杜绝使用无线通信工具作弊，达到维持考场秩序的目的，但是屏蔽器辐射的电磁波对考生身体健康造成潜在的危害，有可能影响考生的临场发挥。
　　 针对考生家长的担心，本文依据郑州大学南校区教学楼教室建立了教室模型，依据天津博诺特公司BNT-1型手机信号屏蔽器建立了手机信号屏蔽器电磁模型，使用XFDTD软件编写基于FDTD算法的计算仿真程序，计算了在手机信号屏蔽器工作时教室内的电场强度分布，重点记录了考生所在方位，高度为1.3米时的电场强度数值，根据国家《电磁辐射防护规定》（GB8702-88），对该手机信号屏蔽器的电磁辐射进行了定量分析，并且给出了该手机信号屏蔽器距考生的最小安全距离，使得手机信号屏蔽器在杜绝考场作弊行为的同时，又保证其对考生的电磁辐射影响在国家标准规定的限度内。
　　 由于XFDTD软件属于专业性比较强的电磁计算仿真软件，为了方便用户使用，本文使用’Visual basic6.0制作系统界面，设计出手机信号屏蔽器电磁辐射影响评估系统。该系统根据实际需要设计出人机交互界面，供用户输入考场教室的相关参数以及所使用手机信号屏蔽器的电子参数完成模型设计，然后调用XFDTD软件进行计算，并将计算结果保存在特定文件夹内。系统对计算结果文件进行处理，最终显示出手机信号屏蔽器位置固定时考场教室内部电场强度分布，使人们能直观清晰地了解手机信号屏蔽器的电磁辐射影响，对于手机信号屏蔽器广泛应用的当代，具有一定的实用价值。
　　 由于手机信号屏蔽器是一种新兴的产品，目前我国还没有哪一个职能部门来管理它，但是，随着这一产品的逐步推广使用，也带来了一些不利影响。手机信号屏蔽器电磁辐射是近年来电磁剂量学方面的一个重要问题，也是人们普遍关心的问题之一。此方面的研究有相当重要的理论和实际意义。本文通过对时域有限差分法软件XFDTD的运用，结合手机信号屏蔽器和考场教室电磁模型，计算了手机信号屏蔽器在GSM900MHz和1.8GHz下的场强分布。
　　 此外，为了验证程序的正确性，还进行了实际测量。由于条件所限，本文选择郑州大学南校区教学楼无人教室进行测量，首先在教室内进行布点，在选取点
　　 I上使用安捷伦公司E7402A电磁兼容分析仪测量了手机信号屏蔽器的电磁辐射强度，记录了高度为1.3米，考生所在位置的电场场强有效值，然后更换手机信号屏蔽器位置（共在教室内选取了5个不同的位置，详见图4.1中M，L，R，Z，W点），记录测量结果，然后将测量结果与计算结果进行比较、分析。测量结果验证了模型和计算程序的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2手机信号屏蔽器的工作原理

1.3手机信号屏蔽器电磁辐射的危害

1.4电磁辐射标准

1.5课题研究完成的主要工作

第二章 时域有限差分法概述

2.1 FDTD的基本原理

2.1.1 Yee网格的介绍

2.1.2 Maxwell旋度方程的有限差分表示

2.2一般边界条件与吸收边界条件

2.2.1吸收边界条件

2.2.2一般边界条件

2.3数值的稳定性

2.4本章小结

第三章 基于FDTD算法的程序设计

3.1 900MHz空间模型的建立及参数设置

3.1.1手机信号屏蔽器模型的建立

3.1.2考场教室模型的建立

3.1.3网格参数设置

3.1.4选用和设置激励源

3.1.5边界条件设置

3.1.6计算结果保存

3.2程序设计流程图

3.3 1.8GHz下空间模型的建立及参数设置

3.3.1模型的建立

3.3.2参数设置

3.4阻抗测量

3.5本章小结

第四章 仿真结果及分析

4.1引言

4.2 900MHz下仿真结果

4.2.1屏蔽器位于M点时场强分布

4.2.2屏蔽器位于L点时场强分布

4.2.3屏蔽器位于Z点时场强分布

4.2.4屏蔽器位于R点时场强分布

4.2.5屏蔽器位于W点时场强分布

4.3 1.8GHz下仿真结果

4.3.1屏蔽器位于M点时场强分布

4.3.2屏蔽器位于L点时场强分布

4.3.3屏蔽器位于Z点时场强分布

4.3.4屏蔽器位于R点时场强分布

4.3.5屏蔽器位于W点时场强分布

4.4仿真结果分析

4.5本章小结

第五章 系统界面的设计

5.1 VB调用XFDTD的方法

5.2系统界面设计

5.2.1设置模型参数界面

5.2.2运行计算界面

5.2.3查看结果界面

5.3自定义建模

5.4本章小结

第六章 实地测量

6.1实地测量

6.2 900MHz下测量结果

6.2.1屏蔽器位于M点时场强分布

6.2.2屏蔽器位于L点时场强分布

6.2.3屏蔽器位于Z点时场强分布

6.2.4屏蔽器位于R点时场强分布

6.2.5屏蔽器位于W点时场强分布

6.3 1.8GHz下测量结果

6.3.1屏蔽器位于M点时场强分布

6.3.2屏蔽器位于L点时场强分布

6.3.3屏蔽器位于Z点时场强分布

6.3.4屏蔽器位于R点时场强分布

6.3.5屏蔽器位于W点时场强分布

6.4 900MHz下计算结果误差

6.4.1屏蔽器位于M点时计算误差分布

6.4.2屏蔽器位于L点时计算误差分布

6.4.3屏蔽器位于Z点时计算误差分布

6.4.4屏蔽器位于R点时计算误差分布

6.4.5屏蔽器位于W点时计算误差分布

6.5 1.8GHz下计算结果误差

6.5.1屏蔽器位于M点时计算误差分布

6.5.2屏蔽器位于L点时计算误差分布

6.5.3屏蔽器位于Z点时计算误差分布

6.5.4屏蔽器位于R点时计算误差分布

6.5.5屏蔽器位于W点时计算误差分布

6.6误差分析

6.7本章小结

第7章 结论

致谢

参考文献

附录1 发表论文