左手材料在手机辐射防护中的作用.docx

1、左手材料在手机辐射防护中的作用华南理工大学学报（自然科学版）第卷第期年月（）文章编号：（）左手材料在手机辐射防护中的作用木周晓明（华南理工大学理学院，广东广州）摘要：通过建立开口环状谐振器（）手机与人体相互作用系统的数值仿真模型，应用时域有限差分法计算人体内辐射剂量的比吸收率（）值，并由天线方向性图分析对手机通信质量的影响，研究了左手材料对减少手机电磁辐射的防护效果结果表明，在手机中置入后，每克和每克人体生物组织的平均峰值降幅在以上，而辐射场强度最大降幅不超出说明使用左手材料可以明显降低手机对人体造成的辐射危害，对手机通信性能的影响在可接受的范围内关键词：左手材料；开口环状谐振器；手机辐射；比

2、吸收率中网分类号：；文献标识码：移动通信手机作为小功率的收发射电子设备，由于操作时其天线离人头很近，头部处于近区感应场和辐射场范围内，足够强的微波辐射可能对人体组织产生热效应和非热效应，包括人体温度升高和生理代谢调节机制的功能紊乱等，从而构成对人体尤其是眼睛、大脑等敏感区域的潜在危害，如何有效减少手机辐射的影响，日益成为人们广泛关注的话题文中基于医学解剖学人体模型，应用时域有限差分（）法【之在工作频率为下模拟计算了单极天线手机辐射近场对人体的电磁作用剂时为负的介质中，电磁波的电场、磁场和波矢之间呈左手螺旋关系，称这种假想的介质为左手性材料（）年，等刮提出可以制作在某一频率区间的介电常数和磁导率

3、同时为负值的左手性材料，年等刁制作出微波波段的介电常数和磁导率同时为负的材料，从实验上证明了左手性介质的存在建模人体模型采用美国可视化人体工程（）哺】的简化模型，包括头部和肩膀，包含皮肤脂肪、骨骼、肌肉、大脑、眼球和血液等种不同的人体组织，各人体生物组织在电磁波频率下的属性参数见表量，给出了加入开口环状谐振器（）前后人体模型及各重要器官平均比吸收率（）峰值的变化从电磁理论知道，介电常数占和磁导率肛为描述介质电磁性质的基本物理量，在普通的介电材料中，介电常数和磁导率均为正值由麦克斯韦方程组可知，在介电常数和磁导率都为正值的物质中，电场、磁场日和波矢之间呈右手螺旋关系，这样的物质被称为右手性材料（

4、）年，从理论上探讨了介电常数占和磁导率同时为负值的物质的电磁学性质，指出在介电常数与磁导率同收稿日期：考虑到人体受手机辐射近场作用主要集中在头颅部分，为避免过于复杂化，对人手模型进行了简单的均匀化处理，将其电磁特性等效为的肌肉组织，手呈凹形握住手机下部，环绕在手机的个侧面上，手部模型的厚度为，高度为，人手的相对介电常数为，电导率为，密度为基金项目：广东省自然科学基金资助项目（）；华南理工大学自然科学基金资助项目（）作者简介：周晓明（一），男，教授，博士，主要从事电磁场数值计算和生物电磁效应研究：朋万方数据华南理工大学学报（自然科学版）第卷表人体生物组织电磁属性）电磁泼频率为特异材料的获得是利用

5、开口环状谐振器在特定频段具有负介电常数和负磁导率的性质，即用谐振的方法实现左手性传输，文中设置单元数为，其放置方式及结构如图所示，通过选取几何参数，可调节的谐振频率，以获得在的禁带，的结构参数为：环边长：，环厚度：删，环间隔：，裂口间隔：，沿，、彳方向的周期长度分别为，眦、，、；，电路板的相对介电常数为。厚度为：图几何数据与放置位置文中应用软件进行数值模拟计算，在计算中选择立方体网格，网格边长为，在的天线工作频率下，该值满足数值色散对空间间隔的条件，即：。（。为被计算区域介质内的最小波长值），图为单极天线手机与人体几何结构模型图手机外形为长方体金属外壳，其长、宽、高分别为，单极天线置于手机上表

6、面中央处，天线长度为，人右手持机，。轴方向与天线平行，轴方向为由人头水平指向手机方向，轴方向为人头后脑至鼻尖方向，头部与手机外盒层间距为（如图所示）激励源选择正弦波点馈方式，馈电点定位于机身上表面中心沿天线方向的一个网格上，馈电电压为，天线阻抗为模拟计算以自动检测收敛至万方数据为终止条件，计算时间步长为计算区域网格总数为，采用完全匹配层（）吸收边界条件，设置为层计算结束后将所有值校准到手机天线输入功率为下的归一化数据，时间总步数约为图为单极天线手机与人体网格计算模型（）无璐（）有图单极天线手机与人体几何结构模型“。咖。恤。卸幽锄。图单极天线手机与人体网格计算模型为了比较加入对手机天线辐射特性的

7、影响，文中绘出了在相同输入功率下，置入前后，在。的平面内的方向性图，如图所示一无。图置入前后辐射方向图比较计算结果与分析第期周晓明等：左手材料在手机辐射防护中的作用（所有辐射方向图已对未放置材料下的辐射场强度最大值作归一化处理）由图可见，使用特异材料时，在接近人头一出了位于馈点处人头横断面的电场分布，由图可形象地看出，置入不仅明显降低了电磁场在人体头部内的峰值，而且使平均分布强度大大降低综合上述分析可知，置人在对手机天线通信性能影侧，辐射场强度最大降幅不超出，置入对手机辐射方向性的影响在可接受的范围内表给出了加入和不加入两种情形时的各种峰值，包括每克和每克人体生物组织的平均峰值表响不大的前提下

8、，能有效减少手机辐射对人体头部的作用结论文中应用软件，采用真实人体解剖学模下人体模型计算峰值”型，通过数值仿真计算，分析了置入特异材料对手机通信件能的影响及其对手机电磁辐射的防护作用，结果发现置人未明显降低通信质量，在一定程度上能减少手机使用造成的辐射危害参考文献：）天线辐射功率；。为人体模型每克生物组织的平均峰值；为人体模型每克生物组织的平均峰值；改变率为置入前后值增量与未加时的值之比【，（）：，：占，（）：，（）：，衄，（）：，（）：，（）：图置入前后电场分布比较，（）：，：由表的计算结果可知，人体模型加入后，每克人体生物组织的平均峰值降幅为，每克人体生物组织的平均峰值降幅为，加入使人体模

9、型的平均峰值明显减少为了直观反映出置入的效果，于图中绘（），（）：，瑚，（）：（下转第页）万方数据华南理工大学学报（自然科学版）第卷，：，：，：陈志辉，沈尧天，姚仰新中含位势的非线性双调和方程数学年刊，（）：，删。佃”：哺，（）：，：，。，：，】，：（，）：，：；（上接第页）（，）：（）一（），（），：；万方数据左手材料SRR在手机辐射防护中的作用作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：周晓明， Zhou Xiao-ming华南理工大学,理学院,广东,广州,510640华南理工大学学报（自然科学版）JOURNAL OF SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TE

10、CHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION)2009,37(7)1次参考文献(10条)1.Yee K S Numerical solution of initial boundary value problems involving maxwells equations inisotropic media 1966(03)2.Taflove A;Hagness S C Computational electrodynamics:the finite-difference time-domain method 20003.Veselago V G The electrody

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12、ously negative permeability andpermittivity 2000(18)7.Shelby R;Smith D R;Schultz S Experimental verification of a negative index of refraction外文期刊2001(5 514)8.Jenesen M A;Rahmat-Samii Y EM interaction of hand set antenna and a human head in personalcommunication 1995(01)9.Spitzer V M;Whitlock D G Th

13、e visible human dataset:the anatomical platform for human simulation外文期刊 1998(02)10.Hwang Jienn-Nan;Chen Fu-Chiarng Reduction of the peak SAR in the human head with metamaterials2006(12)本文读者也读过(4条)1. 宋治国.周晓明.刘伟.Song Zhiguo.Zhou Xiaoming.Liu Wei 基于碳纳米管吸波材料减少手机辐射对人体影响的建模与仿真期刊论文-武汉科技大学学报（自然科学版）2009,32(2)2. 闫耀武 绿色成熟技术解决手机辐射危害大脑的世界难题期刊论文-中国科技财富2010(10)3. Rayspan超材料天线可减少手机辐射、加快测试进程和缩短产品上市时间期刊论文-电脑与电信2010(1)4. 李爱铭.Li Ai-Ming 左手材料将彻底消除手机辐射期刊论文-金属世界2006(1)引证文献(1条)1.王小军.文庆珍.朱金华.李志生.余超 左手材料的研究进展期刊论文-材料开发与应用 2011(2)引用本文格式：周晓明.Zhou Xiao-ming 左手材料SRR在手机辐射防护中的作用期刊论文-华南理工大学学报（自然科学版） 2009(7)