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【6h】

手机近场辐射及屏蔽的数值模拟

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1绪论

1.1论文背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3电磁场分析方法

1.3.1电磁场分析方法分类

1.3.2重要的电磁场数值分析方法

1.4电磁兼容

1.5主要研究工作

2时域有限差分法概述

2.1电磁学基本规律

2.2时域有限差分法

2.3数值稳定性与色散性

2.3.1 Courant稳定性条件

2.3.2数值色散对离散间隔的要求

2.4吸收边界条件

2.4.1吸收边界条件概述

2.4.2 Mur二阶近似吸收边界

2.4.3 Berenger完全匹配层吸收边界条件

2.4.4 Gedney完全匹配层吸收边界条件

2.4.5吸收边界的选取

2.5介质界面的电磁参数选取

3基于FDTD的手机天线的建模和仿真

3.1辐射激励源的设定

3.1.1激励源的类型

3.1.2电偶极子源的加入

3.2手机天线的FDTD模拟

3.2.1细导线FDTD方法

3.2.2人体头部模型

3.2.3手机天线介绍

3.2.4 1/4波长单极天线手机的FDTD模拟

4单极天线手机近场辐射及屏蔽的数值模拟

4.1比吸收率(SAR)及其计算

4.2一种适合于FDTD方法的外推法

4.2.1外推法的概念

4.2.2数学论证

4.2.3 FDTD的外推算法

4.2.4验证外推算法

4.3人头模型内部的SAR分布

4.3.1模型的建立

4.3.2屏蔽体的设置

4.3.3 1800MHz下人头模型内部SAR分布

5 PIFA手机近场辐射及屏蔽的数值模拟

5.1导体细缝模拟算法

5.1.1容性细缝算法

5.1.2三维环路算法

5.2 PIFA特性分析

5.2.1谐振频率分析

5.2.2金属片表面电流

5.2.3模拟结果

5.3 PIFA手机近场辐射

5.3.1模型的建立

5.3.2人头模型内部SAR分布

6论文总结

6.1论文的主要工作及成果

6.2需进一步研究的问题

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位论文期间发表的论文目录

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摘要

随着移动通信业的迅速发展,手机正日益成为大众消费品。由于使用手机时,天线非常靠近人体头部,手机产生的电磁辐射与人体组织的交互作用不可避免的存在潜在危害性。因此,研究手机天线电磁辐射及其屏蔽是电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)方向的一项重要课题,这也对手机的设计,手机天线的选择具有十分重要的实际指导意义。 研究手机天线电磁辐射及其屏蔽的数值仿真是一个复杂的电磁场计算问题,已不能用解析的方法来求解,数值计算方法成为主要的分析工具。考虑到研究系统和边界的复杂程度,采用时域有限差分方法进行数值模拟研究最为合适。 本文对手机天线电磁辐射及其屏蔽的数值仿真计算进行了研究,主要作了以下几个方面的工作: 1.学习和研究了时域有限差分法基本原理;深入研究了Mur二阶、Berenger完全匹配层和Gedney完全匹配层这三种吸收边界条件;对介质界面电磁参数的选取进行了学习和研究。 2.进行时域有限差分算法的程序设计工作,应用于单极天线和PIFA天线仿真模型来进行程序验证;学习和研究时域有限差分法的细线算法,并利用其算法来建立单极天线电磁辐射数值仿真模型,并进行实例仿真。 3.建立精细栅格结构的人体头部模型、手机模型,计算单极天线手机近场的电磁辐射;在此基础上,设置几种不同的屏蔽体,研究人体头部模型内部的电场和SAR分布,分析屏蔽体的屏蔽效能。 4.在计算过程中,引入了一种适用于FDTD中的外推法,推出FDTD外推法格式,并用三维空间中的电偶极子辐射对外推法进行验证;并利用此算法来建立单极天线电磁辐射数值仿真模型,并进行实例仿真。 5.学习导体细缝算法,研究PIFA的特性;建立PIFA手机的FDTD模型,计算PIFA手机近场辐射。

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