Дата публикации: 2021

Дата публикации в реестре: 2021-08-05T18:00:40Z

Аннотация:

В статье описана модель поглощения электромагнитной энергии радиочастотного диапазона биологическими тканями. Рассмотрены проблемы моделирования взаимодействия излучения СВЧ-диапазона и биологических тканей, представленных в виде многослойных структур. Разработаны модели полосковых излучателей для шести поддиапазонов, перекрывающих диапазон 500–3500 МГц. Модель биологической ткани разработана на основе изображения магниторезонансной томографии, что позволяет проводить моделирование в условиях, приближенным к реальным. На основании разработанных моделей приемопередатчиков и биоткани созданы модели, позволяющие провести анализ поглощения электромагнитной энергии в ближней и дальней зоне передатчика. Из результатов моделирования в ближней зоне видно, что имеются определенные максимумы поглощения на частотах 750, 938, 1250 и 1357 МГц. Исходя из результатов моделирования в дальней зоне можно отметить, что в диапазоне 750–1000 МГц не наблюдается пик поглощения на частоте 938 МГц. Также в результате моделирования зафиксировано уменьшение величины поглощения, начиная с частоты 750 МГц. Отсутствие пика поглощения также наблюдается и в районе частоты 1357 МГц. В диапазоне 2,5–3 ГГц как в ближней, так и в дальней зонах наблюдается практически линейное уменьшение величины поглощения. При анализе влияния размеров структур на поглощение электромагнитной энергии в биологических тканях было обнаружено, что характер изменения величины поглощения является нелинейной величиной. В диапазоне 0,5–2 ГГц наблюдается как увеличение, так и уменьшение поглощения при утолщении или утончении слоев. Также необходимо отметить, что при увеличении размеров каждого слоя на 10 % наблюдается пик поглощения в районе частоты 1156 МГц. Для диапазона 2–3,5 ГГц не наблюдается значительных изменений формы графика при изменении толщины слоев.А model of absorption of electromagnetic energy of radiofrequency range by biological tissues is described in the article. The problems of modeling the interaction of microwave radiation and biological tissues represented as multilayer structures are considered. Patch-antenna models for six sub-bands overlapping the 500–3500 MHz range are developed. The model of biological tissue was developed on the basis of MRI imaging, which allows for modeling under near real-life conditions. Based on the developed models of transceivers and biotissue, models have been created that allow to analyze the absorption of electromagnetic energy in the near- and far fields of the transmitter. From the results of modelling in the near field we can see that there are certain absorption maxima at frequencies of 750, 938, 1250 and 1357 MHz. Based on the results of the far field modeling it can be noted that in the range of 750 to 1000 MHz there is no absorption peak at 938 MHz. Also, as a result of the simulation, a decrease in the magnitude of absorption starting from 750 MHz was registered. Absorption peak absence is also observed in the area of 1357 MHz frequency. In the range of 2.5–3 GHz both in the near and far fields practically linear decrease of absorption value is observed. When analyzing the influence of structures' sizes on electromagnetic energy absorption in biological tissues, it was found that the nature of change in absorption value is a nonlinear value. In the range of 0.5–2 GHz both increase and decrease of absorption at thickening or thinning of layers is observed. It should also be noted that when the size of each layer increases by 10 %, the peak of absorption in the area of 1156 MHz frequency is observed. For the 2–3.5 GHz range there are no significant changes in the chart shape when the layer thickness changes.

Тип: Статья