无线发射机辐射致热效果的精密建模分析

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本文旨在研究处于435MHz频率辐射下人体头部所产生的热效果。首先使用商业软件Xfdtd6.3对对讲机模型、眼球模型、头部模型和手部模型建模。对讲机模型以摩托罗拉CP1200为模板建立,包含外壳、天线、电池、PCB板几个主要部分。眼球模型包含8种组织,基本上对人体眼球做了最精细的划分。头部和手部模型的建立选择在类似研究中广泛使用的Zubal人体模型来实现,通过编写程序对Zubal教授等建立的人体模型三维数组进行处理,得到本文需要的而且能够在Xfdtd6.3直接调用的模型。其次,利用三维旋转技术对人体模型进行组合,并且设定人体各种组织在435MHz频率下的电磁参数。利用Xfdtd6.3对组合后的模型进行计算,对模型使用了不均匀网格的剖分,将眼球的分辩率设定为0.25mm,人体其他组织的分辨率设定为1mm,以求得在连续正弦波辐射下人体头部的SAR分布情况。最后,基于生物热传导方程及其边界条件利用C语言编写了非均匀网格的温度计算程序,计算温度场分布及其随时间变化的规律。在C语言程序中,针对于本文中所使用模型的一些情况做了一些特殊处理,包括各种组织边界的处理、人体头部截面的处理、非均匀网格剖分过渡区域的处理等。这样做即能真实的反映出人体头部各种组织的温升情况,又能有效的突破计算机内存的限制,减少计算时间。在本文研究的辐照模型中,当频率为435MHz,入射功率为0.5W时,人体皮肤的最后温度为33.7416℃,眼角膜的最后温度为32.6168℃。人体皮肤和眼角膜由于电磁辐射所引起的温升分别为0.0409℃和0.0412℃,而且可以发现皮肤和眼球组织的平均温升相对于其他组织要高很多。
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