Specific Absorption Rate (SAR) Simulation for a 3G Antenna Near a Human Head

比吸収率 (SAR) は、人が電磁界にさらされたときに人体が吸収するエネルギーを推定する尺度です。 SAR 値の信頼できる推定は、非常に重要な関心事になっています。生体内で SAR を測定することは不可能ですが、電界データから信頼できる SAR 値を簡単に取得できます。この措置は、携帯電話の普及が進むにつれて、過去 10 年間で高い関心を集めてきました。マイクロ波信号への集中的な曝露の害は十分に確立されているため、セルラー デバイスを設計する前に SAR を計算するための信頼できるツールを用意することが非常に重要になっています。

この研究では、HFWorks でモデル化された人間の頭の横にある 3G アンテナをシミュレートします。このレポートには、比吸収率 (SAR)、電場分布、その他のパラメーターが示されています。図 1 は、SolidWorks で設計されたモデルを示しています。

このシミュレーションを通じて、人体、より正確には人間の脳における 3G 生成フィールドの吸収について、おおよそのアイデアを得ることができます。 SAR は常に人体の放射源への曝露を参照するため、アンテナ シミュレーションで HFWorks によって計算されます。このアプリケーションは、人間の頭に対する 3G または UMTS (2.66 GHz) 信号の影響を扱います。

近似値と測定値に基づいて人体をモデル化するための特定の材料を定義できます。定義された頭のモデルから放射面を自由に選択できますが、これらの面は研究後の放射プロットに関連することに注意してください。人間の頭部の数値モデリングは非常に重要な問題です。さまざまな組織で誘導された電界強度の変動の可能性のある範囲を分析するには、多大な労力が必要です。これは、局所的な電界強度が、動作周波数、アンテナ出力、デバイスと人間の頭の間の相互位置、デバイスの設計、サイズ人間の頭部の形状、頭部内の組織の分布、および組織の電気特性[1]などの、さまざまな散乱パラメータに大きく依存するためです

周波数 2.66 GHz (UMTS) では、シミュレーターにとって重要なのは、アンテナ自体ではなく、モデル化された頭部へのアンテナによる影響です。したがって、放射パターン自体はこのタスクには関係ありません。ただし、シミュレーションは、それらが正確に計算された場合にのみ成功します。

チャート スケールの選択が不適切なため、不正確な 3D 電場プロットが表示される場合があります。最小値と最大値を定義すると、分布がより明確になります。位相を変化させて 3D プロットをアニメーション化し、オメガ T 位相の変化がフィールドの分布にどのように影響するかを確認できます。

S11 係数は下の図に示されており、考慮されているアンテナが UMTS 周波数帯域と互換性があり、対応していることを示しています。

この量は、ポータブル デバイスおよびモバイル デバイスが地域の吸収ガイドラインに準拠しているかどうかを実験的に評価するために計算されます。身体の電気強度E（二乗平均平方根値；実効値）とSARの相関は次式で表されます。

ここで、s はさまざまな人体組織の導電率 [S/m] を表し、'ro' は人体組織の密度 [kg/m3] を表します。

[1] Specific Absorption Rate (SAR): Distribution in the Human Head at Global System Mobil (GSM) Frequencies. Seddik Bri, Samira Kassimi, Mohamed Habibi, Ahmed Manouni. 2011