河北工业大学
硕士学位论文
基于FDTD算法的手机天线对人体头部电磁辐射的仿真研究
姓名：郭佳
申请学位级别：硕士
专业：电工理论与新技术
指导教师：葛曼玲
20061201
河北工业大学硕士学位论文
基于FDTD算法的手机天线对人体头部电磁辐射的仿真研究
摘要
随着科学技术的迅猛发展和人们生活水平的大幅提高，手机（移动电话）的持有量急剧增加，已成为现代社会中一种大众化信息交换工具；与此同时，手机电磁辐射是否对人体构成危害，也自然成为人们关注的焦点。手机在工作时，由于天线距离人头部很近，头部处于近场感应和辐射场范围内，足够强的微波辐射可能对人体组织产生热和非热效应，从而构成对人体潜在的危害。
对于这样的一个电磁辐射问题，本文利用电磁场计算的常用方法——时域有限差分法(Finite Difference Time Domain Method)和比吸收率(SAR)进行数值模拟计算。首先，将FDTD法引入到SAR计算中，并对边界条件、网格剖分进行定义，以更好的适应电磁辐射的计算；其次，对人体的头部和手机天线进行建模。最后，分析了在900MHz的工作频率下手机天线近场区中人体头部在辐射系统峰值功率下电场强度和比吸收率的分布。我们期望通过这种仿真实验和分析很好地认识手机天线对头部的辐射作用，为研究这一复杂的电磁问题提供一种计算方法和技术手段。
我进一步的研究思路和设想可从以下两个方面入手：
第一 细化头部的建模工作，将眼睛、肌肉等组织的电参数赋予其所在的元胞。
第二 通过CT、MRI等医学成像技术来得到头部更为真实的结构模型。
关键词： 时域有限差分法，手机天线，辐射，比吸收率
基于FDTD算法的手机天线对人体头部电磁辐射的仿真研究
THE SIMULATION OF THE ELECTROMAGNETISM
RADIATION MADE BY A MOBILE HANDSET BASED ON
A HUMAN HEAD MODEL BY USING THE FDTD METHOD
ABSTRACT
With the rapid development of the science and the technology and with the high improvement of the life level, the amount of the mobile telephone has increased sharply. It has become a popular tool for the communication in the modern society. Meanwhile, it has been a highlight problem that whether the radiation from the mobile handset may make some side-effect on the human body. Because the antenna of a mobile handset is so near to a human head, that is situated around the field of the induction and the radiation, its radiation of the microwave might be strong enough to make some thermal and non-thermal effects on the head.
In the term of the above problem of the radiation, a simulation of the electromagnetism radiation made by a mobile handset based on a human head model is fulfilled by using the algorithm of finite difference time domain. Anymore, the distribution of SAR is utilized to analyze the effect of the electromagnetism waves on the head model.
Three steps are adopted in the computing mission. Firstly, the electrical field is calculated by using the FDTD method based on the XFDTD software after the situable boundary conditions and the meshed cell are defined. Secondly, the human head and the antenna of the mobile handset are modeled and are meshed into the grids cells. Finally, the intensity of the electrical field and the distribution of SAR are calculated and analyzed with the condition of the peak value of the 900MHz electromagnetism field if it is supposed that the head is near to the antenna of mobile handset and is exposed to the field.
The goal of the thesis is to understand better the radiation effect of an antenna in a mobile phone through the simulation experiments and the analysis. And more, is expected to supply an available computing method and technology.
Based on the work here, two aspects may be simulated:
Firstly, modeling the head in more detail can be accomplished so that the electrical parameters of some tissues such as the eyes and the muscles and et al. can exist in the meshed cells.
Secondly, modeling the head in more real can be accomplished based on the technology
such as CT or MRI.
Keywords: FDTD Method, Mobile antenna, Radiation, SAR
第一章 绪论
§1-1 研究背景及意义
移动通信作为当今通信业的热点，近十年来在整个通信产业中发展最为迅速。据统计，我国是世界上移动通信发展最快的国家之一，到去年底截止，我国移动用户数已超过3亿，而且这个数字还在以每年20-40%的速度快速增长。
任何事物都有其正反两方面的作用，移动通信在一方面剧烈的改变着人类生活面貌的同时，另一方面因其日益普及所造成的电磁辐射也给人类的健康带来了一定的影响。关于移动通信的电磁辐射是否会影响到人们的身体健康的问题，尤其是对人体头部的影响，国外关于这方面的报道较多[1,2,3]。1999年，英国电讯雇员科尼控告公司提供给他的移动电话致使其脑部受损;2000年，美国神经专家克里斯托弗向法院提起诉讼，要求包括摩托罗拉公司在内的9家电信公司赔偿其8亿美元，理由是使用移动电话使他患上了恶性肿瘤。手机辐射对人体的健康影响已经是全社会所关心和讨论的热点话题。在绿色环保成为了人们对未来世界发展共识的当代，这一问题的争论，可以说将在一定程度上影响到移动通信业未来的发展。
由于手机的使用具有其特殊性，即发射大线与人体头部距离过近，手机天线辐射直接作用于人脑部，人脑处于手机近区辐射场之中，辐射与耦合、直接波与反射波、吸收与折射等都将对人脑产生作用。对于近区辐射场，在离天线几厘米的距离内，手机可能产生相当强的辐射，电磁能量密度很高。
从目前的研究进展来看，一个比较核心也是争议较大的问题是如何确定移动通信电磁辐射安全标准的问题[4]。因为，现有电磁辐射标准都是几十年前所制定的，并不能准确反映当今移动通信所造成的电磁环境，加之当时部分标准的制定有着其特定的历史政治原因，因此重新制定新的电磁辐射标准势在必行。而且，新卫生标准的颁布势必影响到现有移动通信厂商的各自的市场占有份额，其最后的定标必将经过一个漫长的谈判磋商过程。因而，短期内全球性的卫生标准还很难定论，各国将根据各自国内的情况制定出不同的卫生指标。
目前，在电磁场(波)与人体相互作用的研究中都是从电磁场对人体的热效应出发分析人体对电磁波吸收水平，并以单位质量的人体组织所吸收的电磁功率，即比吸收率SAR，作为电磁场(波)对人体的作用的电磁吸收量的一个衡量标准。
值得指出的是，移动通信卫生标准的制定，需要多学科多行业的合作。因为这一问题的本身，涉及到通信业界、卫生组织、环保机构和政府部门等等，涵盖了电子学、工程学、生物学、医学以及社会学等学科。
综上所述，电磁场(波)与人体相互作用的问题是一个很复杂的问题，只靠单纯的实验测量是不够的，仿真实验可很好的辅助测量系统的工作，它在建模和获得天线场的分布等方面要比测量系统来得方便，可很好地认识手机天线对头部的辐射作用，为研究这一复杂的电磁问题提供了一种技术手段。
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§1-2 国内外研究情况
1-2-1国外研究情况
(1) 1996年由瑞士联邦工科大学的Niels教授，Kuster博士[5]等在世界上首先开发了电磁放射剂量评测装置，用于对SAR以及对近场的电场、磁场进行测试。
装置主要包括测量部分、控制部分和人体模型等。测量部分由探头，光纤，数据采集系统组成，控制部分由工业机器人、绝缘板、表面探测器机器人控制器等组成，为可动的控制系统。这种装置在日本、欧洲、美国等广泛用于研究与开发。
(2) 1999年斯坦福大学的J.D.Park, B.C.Kim博士[6]分析了一种新型的PIFA天线对人体头部的电磁辐射剂量分布,并且分析了手机距离头部从1厘米至5厘米情况下电磁吸收比率SAR。
(3) 2002年澳大利亚悉尼大学G. Neubauer博士[7]比较了手机天线在433MHz, 900MHz, 1300MHz, 1800MHz 和 2450 MHz等工作频率下对人体头部的电磁辐射情况。
(4) 2004年韩国的D. G. Choi1, C. S. Shin博士[8]从分析移动通信终端电磁辐射对人体作用机理开始探讨, 通过应用FDTD 方法对最易受到天线辐射影响的人体头部进行分析确立了用SAR 值分布曲线及三维分布图来分析移动通信终端电磁辐射在人体的吸收情况,得出了减少SAR 值的直接有效方法。
国外还有美国康奈尔大学，英国拉夫保大学，新加坡南洋理工大学，韩国汉城大学的研究小组在做关于天线和射频线圈对人体的电磁辐射研究。
1-2-2国内研究情况
（1）2003年北京大学的田方博士[9]通过FDTD法模拟了新型的双频平面倒F天线（Planar Inverted F Antenna，PIFA）的阻抗特性、远区辐射特性，内部电场分布，电流分布和对人体的电磁辐射的研究。
（2）2003年华南理工大学周晓明教授[10]。采用三层球形人头模型,在900MHz的频率下应用时域有限差分FDTD法模拟计算了单极天线手机作用下人头内的比吸收率分布。通过与实验结果的对比,验证了计算方法的有效性。计算结果表明:天线越短,比吸收率(SAR) 和功率吸收比越大,人头部吸收手机辐射能量越多,吸收可达一半以上；未成年人的头部SAR 峰值及其平均值均大于成人的,λ/4天线长度下未成年人平均SAR(0.112W/kg)超出IEEC95.1—1991 规定的安全限量(0.08W/kg),可见手机辐射对青少年用户造成的危害更大。
国内还有厦门大学，西安交大，华中科技大学，第四军医大学，信息产业部电信传输研究所等科研院所在做有关电磁波安全方面的研究。
§1-3 本文的主要内容
手机与人体相互作用的研究是一项横跨电磁场与天线理论、计算技术和生物医学等多个学科的系统工程。本论文的工作是围绕GSM手机在900MHz的工作频率下对人体的电磁辐射的研究而展开的。
论文共有分六章，除了本章的总体概述外，在第二章中介绍了时域有限差分法的发展和应用，给出
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了在直角坐标系中FDTD算法的基本方程，通过对解的稳定性给出了时间步长网格剖分的选取原则，给出了边界条件的定义；第三章阐述了生物组织的电磁属性，介绍了电磁场作用于生物体，能引起两类生物效应，一类是热效应，另一类是非热效应。给出了电磁辐射的剂量学参数SAR的推导过程, 介绍了目前世界上通用的电磁辐射的标准；第四章是对本文研究的目标——人体头部和手机天线进行建模。本文是以三层球模型来为头部建模，并对螺旋天线和PIFA天线进行了建模；第五章主要分析了螺旋天线在距离人体头部1.5厘米、３厘米、4.5厘米情况下的人体头部的电场强度和SAR分布情况，和PIFA天线在xoy、xoz和yoz三个平面的SAR分布情况；第六章是对本文所做的研究工作和一些重要的结论进行总结概括，并提出有待进一步研究的问题。
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第二章 时域有限差分法
各类复杂系统中的电磁问题，主要依靠各种电磁场数值计算方法来加以解决。现在随着电子计算机处理能力和存储容量的巨大升级，更促进了这些计算方法在实际问题中的应用。近几年来电磁场数值计算中的一个热门技术就是时域有限差分法。
§2-1 时域有限差分法的发展与应用
自1873年麦克斯韦（Maxwell）建立电磁场基本方程以来，电磁波理论和应用的发展已经有一百多年的历史。目前，电磁波的研究已深入到各个领域，应用十分广泛。电磁波在实际环境中的传播过程十分复杂，例如，各种复杂目标的散射，复杂结构天线的辐射，在波导和微带结构中的传播，实际通讯中城市环境、复杂地形及海面对电磁波传播的影响等等。具体实际的研究电磁波的特性有着十分重要的意义。实验和理论分析计算是相辅相成的重要手段。分析计算途径需要结合实际环境电磁参数求解麦克斯韦方程的边界问题，通常只有一些经典问题有解析解。应当说，解析解对电磁问题具有重要的指导性意义。然而由于实验环境和电磁问题的复杂性，往往需要通过数值解得到具体环境下的电磁波特性。随着计算机技术的发展，现在已经提出了求解麦克斯韦方程的许多有意义的数值解方法，例如，矩量法（Moment Method，MOM）、有限元法（Finite Elements Method，FEM）、边界元法（Boundary Elements Method BEM）以及时域有限差分（FDTD）方法等等。
时域有限差分法(简称FDTD Method )是求解电磁问题的一种数值技术，它是在1966年由K.S.Yee [11]第一次提出的。FDTD 法直接将有限差分式代替麦克斯韦方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，用具有相同电参量的空间网格去模拟被研究体，选取合适的场初始值和计算空间的边界条件，可以得到包括时间变量的麦克斯韦方程的四维数值解。
这种数值技术对电磁场E r 、H r 分量在空间和时间上采取交替抽样的离散方式，每一个E r （或H r ）
周围有四个H r （或E r ）场分量环绕，应用这种离散方式将含时间变量的麦克斯韦旋度方程转化为一组
查分方程，并在时间轴上逐步推进地求解空间电磁场。Yee 提出的这种抽样方式后来被称为Yee 元胞。FDTD 方法是求解麦克斯韦微分方程的直接时域方法。在计算中将空间某一样本点的电场（或磁场）与周围格点的磁场（或电场）直接相关联，且介质参数已赋值给空间每一个元胞，因此，这一方法可以处理复杂形状目标和非均匀物体的电磁散射、辐射等问题。同时，FDTD 的随时间推进可以方便地给出电磁场的时间演化过程，在计算机上以伪彩色方式显示，这种电磁场可视化结果清楚的显示了物理过程，便于分析和设计。
自二十世纪八十年代以来，FDTD 法经历了一个蓬勃发展的过程[12]。最初是用它来求解金属体上的散射问题。鉴于当时的计算机容量和处理能力，特别是FDTD 技术本身尚有若干重要问题未很好解决，使得早期的数值解精度不够高，应用范围也不广，这种局面持续到70年代末期。随着FDTD 技术的发展，
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首先需要解决的是有限计算空间的无反射截断问题，早期采用的一种方法是加大边界与散射体之间的距离，以在边界上构成外向行波，这种方法精度不高、计算空间也大。直到后来将波方程的二阶近似用来处理边界上的场值，才得到了较好的近似吸收边界条件，将这个问题的解决向前推进了一大步。
在直角坐标系中用FDTD 技术进行模拟时，光滑曲线形媒质表面将呈锯齿形状，这可能产生沿面的表面波，加大了数值色散误差，解决这个问题的有效方法是“共形”技术的提出，这包括:或是使用曲线坐标系使媒质表面与坐标曲线共形，或是在直角坐标中改变媒质界面上的网格形状，使二者共形，利用共形网格明显提高了计算精度。
在电磁问题中，当媒质结构尺寸比网格尺寸小时(如细线、窄缝或薄介质层等)，将使FDTD 模拟变得很困难。近来相继出现以麦克斯韦方程的回路积分形式建立相应FDTD 算式，FDTD 与其他方法(如积分方程法或矩量法)的混合技术，以及媒质参数的网格平均技术等，均提供了解决这类特殊问题的途径。FDTD 法的特点是很易求得被研究体的近场，但不易一次直接得到远场值。80年代初期提出的利用等效原理将频域近场变换为远场是解决这个问题的好方法，近几年又将此技术发展到时域上。这两种路径给求解散射问题和天线问题提供了强有力的工具。
上述几方面问题的进展有力推动了FDTD 技术的发展和应用，使它在解决复杂形体结构和多种媒质并存的一类问题中占有重要的一席之地。今天不仅在电磁散射、电磁兼容预测、生物电磁学中得到卓有成效的应用，而且在天线、微波技术、光电子学等的应用中愈益受到重视。
由于人体内部结构复杂、组成繁多，因此不可能运用解析法解决其相关的电磁问题：而时域有限差分法因其可以灵活的处理不规则形体的电磁问题，被广泛的应用于生物电磁学中。本文正是希望通过FDTD 法来研究移动通信的电磁辐射在人体内部所产生的电磁场。
§2-2 时域有限差分法的基本方程
FDTD 法是基于时间和空间域对Maxwell 旋度方程的有限差分离散化，以具有两阶精度的中心有限差分格式来近似地代替原来微分形式的方程
[13,14,15]。这里的两阶精度是指忽略方程的时、空导数一阶误
差项，仅保留其两阶和高阶误差项。 对于任意媒质，麦克斯韦方程的微分形式是： J t
D H r r r +??=×? （2.1） m J t
B E r r r ????=×? （2.2） 其中，E r 为电场强度，单位为伏特/米（V/m）；D r 为电通量密度，单位为库仑/米2（C/m 2）；H r 为磁场
强度，单位安培/米（A/m）；B r 为磁通量密度，单位为韦伯/米2（Wb/m 2）；J r 为电流密度，单位安培/
米2（A/m 2）；m J r 为磁流密度，单位为伏特/米2
（V/m 2）。
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各向同性线性介质中的本构关系为：
E D r r ε=
H B r r μ=
E J r r σ= (2.3)
H J m m r r σ=
其中ε表示介质介电常数，单位为法拉/米（F/m）
；μ磁导系数，单位为亨利/米（H/ m）；σ表示电导率，单位为西门子/米（S/m）；m σ表示磁导率，单位为欧姆/米（m /Ω）
。σ和m σ分别为介质的电损耗和磁损耗。
真空中，ε，μ，σ取值为：
0,0==m σσ，70104?×==πμμ H/m，1201085.8?×==εε F/m 。
在直角坐标系下，麦克斯韦方程2.1和2.2可以化为以下方程：
x x y z E t
E z H y H r r r r σε+??=????? y y z x E t E x H z
H r r r r σε+??=????? (2..4) z z x y E t
E y H x H r r r r σε+??=????? x m x y z H t
H z E y E r r r r σμ????=????? y m y z x H t H x E z
E r r r r σμ????=????? (2.5) z m z x y H t
H y E x E r r r r σμ????=????? 当不考虑电和磁损耗时，0,0==m σσ，则以上六个方程构成了完整的三维问题的情形。
在实际中，往往会遇到被研究模型沿一个轴向或两个轴向不变化的特殊情形。对于前者，设沿z 向不变（二维情形），即全部场分量对z 的偏导数等于零，则上述方程组简化为两组独立的标量方程组，一组称为横磁模（TM）,另一组称为横电模（TE）。对于后者，设被研究模型沿z 和x 两个轴向（一维情形）上无变化，即对z 和x 的偏导数均为零，此时上述方程组简化为仅有两个场分量的标量方程组，称为横电磁模（TEM）。
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将麦克斯韦六个方程２．４和２．５中场分量对坐标和时间的偏导数可用有限差分式来表示。其具体做法是，将问题空间沿三个坐标轴向上分成很多网格单元，在直角坐标系中，用x Δ，y Δ和z Δ分别表示单元沿三个轴向的长度，用t Δ表示时间增量。网格元定点坐标（x ,y ,z ）可记为：
()()z k y j x i k j i ΔΔΔ=,,,, （2.6）
任意一个空间和时间的函数可表示为：
()()t n z k y j x i F k j i F ΔΔΔΔ=′,,,,, (2.7)
这里 i ,j ,k 和n 均为整数。
其次，用中心有限差分式来表示函数对空间和时间的偏导数，这种差分式具有二阶精度，其表达式为：
()()()()2,,21,,21,,x x
k j i F k j i F x k j i F n n n ΔΟ+Δ??+=?? (2.8) ()()()()22121,,,,,,t t
k j i F k j i F t k j i F n n n ΔΟ+Δ?=???+ (2.9) 为了实现空间坐标的差分计算，并考虑到电磁场在空间相互正交和铰链的关系，在基本网格单元上六个场分量的位置如图2.1所示。
图2.1Yee 网格中的电磁场分量的排列
Fig. 2.1 The array of the electric field and the magnetic field on the Yee cell.
z
r
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考虑到在时间上E r 和E r 有半个时间步长的变化，由2.4式可得：
()()()()()()()()()()k j i E t k j i k j i k j i E t k j i k j i z k j i H k j i H y k j i H k j i H n x x x n x x x n y n y n z n z ,,21,,212,,21,,21,,212,,2121,,2121,,21,21,21,21,21121212121+??
????Δ+?+++??
????Δ+++=Δ?+?++?Δ?+?+++++++r r r r r r εσεσ (2.10) 由上式可以解出()k j i E n x ,,211++r ，对2.4和2.5各式运用相似的过程，则可以得到六个场分量的
有限差分式如下：
()()()()()()()()???
?Δ?+?++????Δ?+?++?++?=++++++z k j i H k j i H y k j i H k j i H m CB k j i E m CA k j i E n y n y n z n z
n x n x 21,,2121,,21,21,21,21,21,,21,,21212121211r r r r r r (2.11) 式中()k j i m ,,21+=。
()()()()()()()()?
?Δ+??++????Δ?+?++?++?=++++++x k j i H k j i H z k j i H k j i H m CB k j i E m CA k j i E n z n z n x n x n y n y ,21,,21,21,2121,21,21,21,,21,,21,212121211r r r r r r (2.12) 式中()k j i m ,21,+=。
()()()()()()()()?
?Δ+??++?????Δ+??++?++?=++++++x k j i H k j i H z k j i H k j i H m CB k j i E m CA k j i E n x n x n y n y n z n z 21,21,21,21,21,,2121,,2121,,21,,212121211r r r r r r (2.13) 式中()21,,+=k j i m 。
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()()()()()()()()???
?
Δ+?++????Δ+?++??++?=++?+z k j i E k j i E y
k j i E k j i E m CQ k j i H m CP k j i H n
y n y n z n z n x n x ,21,1,21,21,,21,1,21,21,21,21,2121r r r r r r (2.14)
式中()21,21,++=k j i m 。
()()()
()()()()()?
?
Δ+?++???
?Δ+?++??++?=++?+x k j i E k j i E z k j i E k j i E m CQ k j i H m CP k j i H n
z n z n
x n x n y n y 21,,21,,1,,2121,,2121,,2121,,212
11r r r
r r r
(2.15) 式中()21,,21++=k j i m 。
()()()()()()()()??
?
Δ+?++?????Δ+?++??++?=++?+y k j i E k j i E x
k j i E k j i E m CQ k j i H m CP k j i H n
x n x n
y n y n z n z ,,21,1,21,21,,21,1,21,21,21,212
11r r r r r r
(2.16)
式中()k j i m ,21,21++=。
在式2.11～2.16中： ()()()()()
2
2
m t m m t m m CA σεσε+Δ?Δ= ()()2
)(1
m t m m CB σε+Δ= ()()()()(
)
22
m t m m t m m CP m m σμ+Δ?Δ=
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()()()
21m t m m CQ m +Δ=
从以上这些式可以看出，在任意时间步上空间网格任意点上的电场值取决于三个因素：
（１） 该点在上一时间步的电场值；
（２） 与该电场正交平面上临近点处在上一时间步的磁场值；
（３） 媒质的电参数σ和ε。
磁场值与电场值有相似情形，在此不重复。因此，在任意给定的时间步上，场矢量的计算可以一次一点的进行。
§2-3数值稳定性
FDTD 法是以一组有限差分方程来代替Maxwell 旋度方程，只有离散后的差分方程组的解是收敛并且是稳定的，因而这样的替代才是有效的，在设计时间间隔以及划分空间网格大小的时候，这些是必须考虑的因素。
由于用于计算的人体模型体积比较大，采用传统的均匀剖分必定计算时间过长。因此，对于网格的划分必须综合这两方面的因素，即要满足稳定性条件的要求，同时也要合理划分，降低计算的复杂度。
一般的，稳定性需要满足下表2.1中给出的稳定条件
[16]，具体的推导过程从略。
表2.1 数值稳定性条件
Table 2.1 The conditions of the values ` stability
其中，t Δ为时间间隔，T 为周期，z y x Δ=Δ=Δ=δ为三维Yee 元胞的长度。
§2-4边界条件
由于求解电磁场问题时通常假定问题空间是无限大的，但受计算机计算能力的限制， FDTD 法只能在有限区域内进行。为了能模拟电磁散射的过程，在计算区域的截断边界处必须给出吸收边界条件，从
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而将无限的空间截断为有限的计算区域。
实际上，FDTD 算法可以使用的边界条件并不唯一，从最初的简单插值边界条件，到上世纪八、九十年代流行的Mur 吸收边界条件，到目前最为流行的完全匹配层（PML）
[17,18,19]吸收边界条件，计算波吸收效果也不断提高。
本论文采用的是PML 吸收边界条件，通过在FDTD 区域截取边界处设置一层特殊介质层，该层介质的波阻抗与相邻介质波阻抗应完全匹配，因而入射波完全进入PML 层而没有被反射。同时，PML 层设置为有损耗的介质，因此，对于入射波有很好的吸收效果。所以PML 很适合用于SAR 这样的电磁场问题。
PML 层的电磁系数的设置需要满足下式的阻抗匹配条件： 0
0μσεσm = (2.17) 其中，σ、m σ为PML 介质层的电导率和磁导率，0ε、0μ为真空中的介电系数和磁导系数。
在实际计算中，PML 介质层只能是有限厚度，透入PML 层的电磁波传播到理想导体边界处会反射回来，重新回到FDTD 计算区域，这样PML 层的反射系数不再等于零，但由于PML 层为有耗介质，进入PML 层的透射波将迅速衰减，即使PML 为有限厚度，它对于入射波仍有很好的吸收效果，通常PML 吸收层的厚度为３～９个网格。
§2-５本章小结
FDTD 算法适合于求解结构复杂的电磁兼容问题，是研究手机辐射的首选方法，本章较为详细的介绍了FDTD 算法的基本原理，描述了Yee 网格划分方法，讨论了FDTD 算法的数值稳定条件，重点介绍了目前常用的完全匹配层PML 方法。
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第三章电磁场生物效应概述
生物电磁学(Bioelectromagnetics)作为一门独立学科是从二十世纪五十年代逐步发展和确立起来的，近年来发展十分迅速，研究领域不断拓宽。例如，生物医学工作者与物理学家们之间的密切合作，使得大量物理学研究成果和技术渗透到了生物医学领域中。随着物理学的迅速发展，物质非平衡态和非线性电动力学在基本生物组织上的应用，为细胞生物学和分子生物学研究开创了新的局面。人们越来越关注电磁场对生物体的作用及其微观机理，展示了广阔的发展前景。
生物电磁学是一门综合应用物理学和有关工程技术的理论与方法，从工程科学的角度研究生物、人体的结构和功能以及功能与结构之间的相互关系的学科。生物电磁学的介入是双向的:一方面将物理电子科学用于生物和医学领域，使这些领域的研究方式从定性提高到定量：另一方面生命过程中揭示出的许多规律，特别是经过遗传进化而形成的生物信息处理的优异特性将会给电子学科以重要的启示，这不仅会推动电子学科的发展，还将会使信息科学发生革命性的变革。
生物电磁学作为一门新兴的学科，把物理学和生命科学紧紧结合在一起，使我们清楚地看到生物组织是基于原子水平的物理过程，这些物理过程可有力地调制生物化学反应的产物。理论和实验表明：电磁场对生物体的作用不仅仅是电磁能在生物体内的简单转化，而是有着许多复杂的生物物理效应。本章着重从物理学的角度概述电磁场辐射的生物效应。
§3-1 电磁辐射的生物效应
跟普通无生命的导体、绝缘体及半导体不同，生命体系是个开放的耗散结构，新陈代谢的能量不仅使生命维持在非平衡态，也赋予了系统中有序结构的相干性和协同性。电磁辐射起了初始触发的作用，并当这种触发达到一定的值，就能有效地使生命体有序而协作地引起非线性的响应。机体中的神经系统、内分泌系统及免疫系统中都有这类非线性响应机制[20]。
3-1-1生物组织的电磁特性
生物组织由各种细胞组成，生物组织的电磁特性[21]就是研究生物组织细胞在电磁场的作用下所表现的响应特性。电磁场对细胞的作用过程是随着温度、频率和强度而变化的，其电磁特性归纳起来有如下三点：
第一点：几乎所有生物组织宏观上都是非磁性物质，即生物组织对外加磁场的响应与空气媒质相近，因此，其磁导率可用空气磁导率表示。
第二点：生物组织在外加电场作用下表现出导电特性，导电特性是由于组织内自由电荷 (包括电子和各种离子)在外加电场作用下的响应所形成。组织内自由带电粒子和各向正负离子将产生宏观的迁移，生物组织内可以产生一定的传导电流，生物组织的电导率与频率有关，在900MHZ - 2400MHZ的范围内，呈现明显的色散特性，并且它随温度变化而变化。
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第三点：生物组织在外加电场作用下还表现出一定的介质特性[22]，介质特性是由于组织分子中的束缚电荷对外加电场的响应所形成。它起源于生物分子的带电粒子在外场作用下所产生的极化效应，包括电子极化、离子极化、取向极化和空间电荷极化等。分子中的正负电荷重心不重合，则存在有偶极矩，称为极性分子。而正负电荷重心重合的分子，则称为非极性分子。水分子就是有较大偶极矩的极性分子，氨基酸中的氨基和梭基，核普酸中的碱基和磷酸基团，都是蛋白或DNA局部偶极矩的来源，而这些大分子的总的偶极矩则是局部偶极矩的矢量和。维持大分子构象的力，主要是分子间及分子内的静电力(包括偶极与偶极间的相互作用)和其他相互作用力(如范德华力)。在电场中分子的正负电荷由于受到感应而重新分布，造成本身偶极矩和极化状态的改变，有可能诱导出分子构象的变化。如50mT的静磁场即可对L一赖氨酸肤链构象产生影响。在亚细胞水平，有序的生物分子聚集体也呈现出明显的介电特性，细胞膜即是双层结构的介电材料，其跨膜静息电位差绝对值可为60-100mV，相当于107V/m的强电场(如此大的电场足以使很多无机材料击穿)，膜上所有的偶极矩在这么大电场的作用下都能充分极化，在此条件下，电磁场对生物膜可以产生明显效应。
3-1-2热效应与非热效应
电磁场作用于生物体，能引起两类生物效应。一类是使其温度升高，并由此而引起的生理和病理变化的作用，这叫做热效应。
大量实验表明[23]，一定频率和功率的电磁辐射照射在生物体上时，生物体内各层次的生物物质吸收电磁能后转变成为热能，当受照射组织内吸收的能量远大于生物体的新陈代谢能力时，引起局部体温上升，会使组织的传热机能产生混乱，最后导致组织的破坏和死亡。当电磁波从自由空间进人人体时，由于生物体的导电性，电磁能量可被人体组织所吸收，逐步形成能量沉积。此外，人体内的血液、脂肪、淋巴等组织含有的主要成份是水，水分子是高极性分子，易受电磁场作用而极化，电磁波作用于此类组织，引起极化分子随射频能量的周期反转。由于频率较高，极化分子不能跟随频率的变动，而使分子振动落后于电磁振荡，即存在一种驰豫过程，当电场变化频率达到一较高水平时，极化将出现滞后现象，从而产生介电损耗，导致电磁能转换为热能，使所在组织的温度增加。用时间域反射的介电方法，已发现天然DNA熔解变性时，在10MHz附近有显著的介电损耗出现。
另一类电磁生物效应叫做非热效应，即指电磁场通过使生物体温度升高的热作用以外的方式改变生理生化过程的效应。
手机信号属低强度微波辐射，它们作用于生物体(细胞和生物介质)常常不会产生明显的如微波加热而产生的温升，而直接影响到细胞生物介质以及内部的生化和生理过程。当手机天线距人体很近，即当
π，因此二者构成的平均坡印廷矢量为零，不能形成辐射，远小于波长时，电场和磁场之间相位差为2
只存在感应场，感应场性质相当于静态的磁场和电场，足够强的感应场对人体会造成永久或临时性伤害，这种伤害以热效应或非热效应及能量沉积的方式而对生物体产生作用[24]。
电磁生物非热效应产生的影响常常发生在分子及细胞一级的水平上，如“频率窗”、“功率窗”效应、脑组织钙溢出量增加、外加电场中的细胞膜破裂以及电磁场对酶活性的影响等等。现有的实验发现[25]，电磁辐射的生物效应具有“频率窗”、 “功率(振幅)窗”和“作用时间窗”等特点。
“频率窗”的作用机制较容易理解，这是周期振荡的电磁场的频率，跟生物电介质中电荷的本征频
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率藕合而产生的共振吸收。有的学者认为“功率窗”可能跟能够触发出靶系统的生物效应的电磁场强度值有一定关系，类似引起动作电位的“全或无定律”，电磁场对生物体的作用有一定的阈值。至于 “作用时间窗”，是否跟生物体系自身的调节适应机制有关，仍需要进行更深入的理论和实验的探索。 电磁场在生物体中产生的热效应和非热效应均由电磁场和生物体相互作用所引起的，也就是说，电磁场对生物体产生作用时，这两种效应同时存在。有观点认为，高频辐射场电磁波的热效应占主导地位，而在长时间低频电磁辐射时，电磁场的非热效应占主导地位。
§3-2电磁辐射剂量学参数
由于手机天线距人体很近，仅1～5厘米，它的辐射可直接作用于人脑部，人脑处于近区辐射场之中，足够强的近场作用可能对人体造成永久或临时性伤害，这种伤害以热效应或非热效应及能量沉淀（主要是电场能量的沉淀）形式对人体施加作用。手机对人体电磁辐射剂量学参数是用以表征外界电磁场进入生物体内并直接对生物体产生作用的物理量，主要是比吸收率SAR。
SAR（比吸收率）是指暴露于场中的生物体内单位质量吸收的电磁功率，按所取的组织区域不同，又可分为全身平均SAR 和局部SAR。
当前，SAR 被作为生物电磁剂量学的基本剂量，为剂量分析和制定卫生标准的单位广泛应用
[26]。平
均SAR 和局部SAR 的表达式如式3.1和式3.2所示： )/()()(221Kg W dv
r dv r m P SAR e r t t r r r ρσ∫Ε∫== (3.1) )/()()
(22Kg W r E r SAR e r r r ρσ= (3.2) 其中，t P 为生物吸收的总功率（单位为瓦，W）
，t m 为生物体的总质量（单位为千克，Kg），e σ为r 处生物体组织的等效电导率（单位为每米西门子，S/m）,ρ为r 处生物组织质量的密度（单位为每立方千克Kg/m
3）,E r
为r 处的电场强度(单位为每米伏特，V/m)。
§3-3非电离辐射卫生安全标准
世界卫生组织和许多国家都有自己的非电离辐射防护标准[27]。在国际上现在有两个SAR 限值标淮，一个是在欧洲采用的通行标准：国际非电离性照射保护委员会(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, ICNIRP )，称为IEEE1528SAR-200x 标准；另一个是美国国家标准化协会(ANSI)规定的ANSI/IEEE 安全标准。其中应用较为广泛的是美国制订的ANSI/IEEC95.1-1992安全标准：以1克组织为测量单位，该文献定出人体暴露于RF 辐射(3 kHz 至300GHz)下的安全标准为，
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对于公众场合下的照射，在任意连续30分钟内，人体全身平均SAR应小于0.08w/kg，任意1克肌体中最大SAR应小于1.6w/kg。这一标准是目前国际电信业界的通用标准。欧洲采用的测试标准的测量单位是10克。1998年国际非电离防护委员会(ICNIRP, International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection)公布了一个文件，即：随时间变化的电场、磁场和电磁场暴露限制的导则。对于lOMHz ～ 1OGHz频段规定的限值是:头部和躯干部位，暴露每10克SAR限值:2 W/kg。最近，美国已要求新出厂的手机必需经测试符合美国通信协会(FCC)[28]的辐射安全标准方可上市，欧洲则于1999年2月1日起开始实施手机(同时含无绳电话、对讲机、个人通信器、卫星通信系统)电磁辐射防护标准。 但是，这些标准均尚未引入我国，有关实验数据也无从取得，我国至今仍未明确制定手机专用的安全卫生标准[29，30]，各种不同的测试方法很难得以确认和比较。现有的卫生部标准(GB9175-88)，即：环境电磁波卫生标准(该标准适用于一切人群经常居住和流动场所的环境电磁辐射)，规定平均功率密度不超过40 uw/cm2，还不适合作为手机的卫生安全标准。
§3-4本章小结
本章阐述了生物组织的电磁属性，它是用来描述生物体响应电磁场作用的宏观或微观现象。介绍了生物体对电磁场的反应可能表现的“阶跃”、“迟豫”、“窗口”效应的特点，通过对两类生物效应:热效应和非热效应的阐述，可认识到：手机信号属低强度微波辐射，手机辐射作用于人体时，产生的温升在人体自适应调节范围内，因而只要不是长时间持续使用手机，就不必担忧热效应的影响。对于非热效应，由于这种影响常常发生在分子及细胞一级的水平上，其形成的机理较为复杂，目前尚无公认的理论。但大量的调查和实践表明，电磁场对生物体的神经、视觉、内分泌、心血管等许多功能有重大影响，这些不良影响包括对人体细胞、组织、器官、免疫系统、生殖系统以及心理等方面造成的危害。
本章还介绍了电磁辐射剂量学参数中主要描述了比吸收率的定义和计算方法以及介绍了在国际上SAR限值的标淮。
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第四章 头部和手机天线电磁建模
手机的电磁波辐射主要来自手机的终端天线。为了正确地计算手机天线近场与头部的相互作用，应为天线手机和头部建立适合计算的电磁模型，从而模拟手机天线在自由空间中的辐射近场特性，这是本章主要讨论的内容。
§4-1头部电磁模型的建立
电磁波与人体的作用是一个非常复杂的电磁场问题，应用FDTD 算法计算电磁波对人体作用的一个重要条件是建立一个符合计算要求的人体电磁模型，即如何用FDTD 网格单元去模拟生物体内的各组织形状、大小、相互作用的位置以及它们的电磁参数
[31，32]。通常有基于真实头的模型和多层球模型。本文主要采用的是三层球模型。
将人体头部模拟为三层球模型[33]，分别为头皮、颅骨和脑组织，半径分别为1r =11cm、2r =10.5cm 和3r =9.5cm，电导率分别为1σ、2σ、3σ，其中心平面如图4.1所示。
图4.1三层头模型的平面图
Fig. 4.1 The plan of the three-layer head model
辐射对人体的危害 辐射对人体的效应是从细胞开始的。它会使细胞的衰亡加速，使新细胞的生成受到抑制，或造成细胞畸形，或造成人体内生化反应的改变。在辐射剂量较低时，人体本身对辐射损伤有一定的修复能力，可对上述反应进行修复，从而不表现出危害效应或症状。但如果剂量过高，超出了人体内各器官或组织具有的修复能力，就会引起局部或全身的病变。下表为目前国际上公认的辐射的生物效应。从中可以看到：人体能够耐受一次25雷姆的集中照射而不致遭受损伤。当然各个人的抵抗能力和体质是有所不同的。 全身受照射剂量可能发生的效应 0-0.25希伏没有显著的伤害 0.25-0.50希伏可以引起血液的变化，但无严重伤害 0.50-1.0希伏血球发生变化且有一些损害，但无疲劳感 1.0- 2.0希伏有损伤，而且可能感到全身无力 2.0-4.0希伏有损伤，全身无力，体弱者可能死亡 4.0希伏50%的致命伤 6.0希伏以上可能因此而死亡 我们身边的辐射 说起辐射，人们就会有些害怕，因为它看不见，摸不着，却会给人体造成伤
害。其实辐射并不是一种稀罕物，我们的周围到处存在着辐射。在日常生活中，我们晒太阳、看电视、戴夜光表、乘飞机、拍X光片等，都会受到一定的辐照。只是生活中的辐照都是微量的，不会对人体造成伤害，所以人们也感觉不到它的存在。而大量的辐射对人体是非常有害的，因此我们应该通过采取一些相应的保护措施来防止和减少辐射对我们人体的伤害。 天然本底辐照 自然界中放射性是到处存在的，我们一直在接受天然本底的辐照。天然辐射的“本底”有两个来源：一个是高能粒子形式的辐射，它来自外层空间，统称宇宙射线；另一个来源是天然放射性，即天然存在于普通物质（如空气、水、泥土和岩石，甚至食物）中的放射性辐射。另外现代社会中人们还会接触到各种人为的辐射，如X光检查，看电视，使用微波炉等。下表按辐射的大小列出了各种本底辐射。从中可以看到人类的吃、用、住、行都会接受微量的放射性辐照。 来源所受 住在核电厂周围每年约0.0002毫希伏 乘坐飞机每小时约0.005毫希伏 每天看1小时电视每年约0.001毫希伏 吃食物每年约0.02毫希伏 宇宙射线每年约0.03毫希伏 大地和住房每年约0.05毫希伏
手机辐射对人危害的研究 课题组长：张憬 课题组员： 班级：高二（）班 指导教师： 提交时间：2011年2月28日
目录 一结题报告 (2) 二附件 (1)开题报告 (2) (2) 活动日记 (14) (3) 采访记录 (14) (4) 心得体会 (15) (5) 后记 (18)
结题报告 前言： 手机代表科技的进步，它的发展丰富了人们的生活，对于它的弊端，我们应发挥人的主观能动性，减少其危害，在使用手机时要注意防辐，做到健康的使用手机，合理的使用手机。 关键词：手机；辐射；健康 有关专家说：当人们使用手机时手机会向发射基站传送无线电波而任何一种无线电波或多或少地会被人体吸收,从而改变人体组织, 有可能对人体的健康带来影响.这些电波就被称为手机辐射。 手机辐射靠SAR值来衡量 而我们常听说的移动电话吸收辐射率SAR（Specific Absorption Rate）：SAR代表生物体(包括人体)每单位公斤容许吸收的辐射量这个SAR值代表辐射对人体的影响是最直接的测试值SAR有针对全身的、局部的、四肢的数据。SAR值越低辐射被吸收的量越少。其中针对脑部部位的SAR标准值必须低于1.67瓦特才算安全。但是这并不表示SAR等级与手机用户的健康直接有关。 手机辐射一直是人们关心的话题,特别是那些工作在白领阶层的人们他们使用的手机的频率远远高于其他人群。电信传输研究所（中国泰尔实验室）是我国检测电信产品传输质量的专门机构工程师马鑫在电信产品辐射方面颇有研究.他就有关手机辐射的问题进行了解答。 1、防磁贴是否能真正防止辐射呢？ 不是很理想.更为严重一点说根本不起作用。因为辐射源是手机天线而把所谓的防磁贴贴在听音器上面你说怎么会起作用呢？如果把防磁贴贴在天线上不就行了吗？绝对不行.因为这样会改变天线周围的磁场,使得天线的信号发生变化使得通话不能正常进行。 2、手机什么时候的辐射值最大？ 手机信号刚接通时,因为这时信号传输系统还不稳定,处在最大工作功能率。所以消费者在使用手机时,信号接通的瞬间最好把手机放在离头部远一点的地方。 3、CDMA与GSM系统的手机其辐射有区别吗？
电离辐射与电磁辐射 首先简单地说下两者： 1. 电离辐射是一种可以把物质电离的辐射，电离辐射对生物是危险的。不是所有的辐射都是电离辐射。 2. 电磁辐射的另一个通俗名字叫电磁波，高能量（高频率）电磁辐射是电离辐射，只有这部分电磁辐射是危险的。 接下来是详细解释。咱们先从定义来一点一点走起吧。 辐射是什么？ 辐射，指的是能量以波或是次原子粒子移动的型态传送。辐射指能量从辐射源向外所有方向直线放射。一般可依其能量的高低及电离物质的能力分类为电离辐射或非电离辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。—— 维基百科 好吧，Wiki解释的略抽象。我尽量用大妈语言解释一下，就是说辐射是指的能量的传递，电磁波（电磁辐射）是一种以波的形式传递能量的辐射。辐射也可以是指一些粒子（中子电子阿耳法粒子等）移动传递能量。高能量的电磁波在穿过物质的时候有将物质电离的能力，具有这种能力的电磁波我们称它为电离辐射；高能量的中子电子阿耳法粒子束也具有这种能力，也可以被称为电离辐射。
电离是指的物质的原子由中性不带电转变成带电的离子，而产生这种效应的原因是由于电荷被电离辐射从电子壳层中击出，使原子带电。 那什么样的电磁波可以使物质电离呢？上面提到了高能量，那么什么样的电磁波具有高能量呢？首先要澄清一点这里说的高能量是指的辐射能，也就是电磁波的载体光子所具有的能量，也就是电磁波本身的特性，并不是指的电磁场的能量，尽管单位是一样的吧。秉承着大妈语言的原则，频率越高的电磁波，辐射能也就越高。 参考辐射能公式，下图，h 为普朗克常数，c 为光速，「栏目达」（就是那个入）为波长： 那么现在讨论的问题就来到了电磁波频率上了，我们来看看电磁波是怎样根据频率来分类的：
关于手机基站电磁辐射几个小常识 随着科学技术的发展，人类进入信息社会，大量电视塔、广播站、雷达、卫星通信、微波等伴有电磁辐射的设备越来越多，这些设备为人类的生活和发展起到了重要作用。由于大部分电磁波都是有用发射，所以环境中电磁能量密度增大，频谱增密，将是社会发展的必然趋势。 一、基站缘何建在居民区 移动通信基站信号的传播在自然空间随距离衰减，在城市中更因建筑物阻挡而使室内的信号衰落严重，部分室内区域信号强度较低，网络覆盖质量难以满足用户的正常通信。 根据目前无线网络的覆盖特征及容量需求，在人口密集的城区基站平均间距应达到200-300米左右，且基站布局均匀才能保证良好的信号覆盖质量。居民小区是用户集中、通信需求旺盛且建筑物阻挡严重的区域，为保证良好的通信服务质量，基站应建设在符合规划且距离用户较近的位置。对规模较大的居民小区，如基站建设在小区以外，则距离基站100米以外的部分室内区域，用户就会出现呼叫困难，并频繁进行网络质量投诉。因此，为了保证给用户提供良好的服务，在网络规划中，在居民小区内部建设基站是必要的。 二、无线基站设施是安全的 专家认为，3G基站辐射强度远远低于手机。而且，大部分基站距地面高度为15米到50米，基站形成的辐射场对人而言，属于远场辐射范围，并且电磁辐射对人体作用是整体或全方位分散的。 科学研究表明，如果人们不是在天线跟前使用移动电话，那么人们从基站接受的功率远远达不到伤害健康的程度。自1987年GSM标准提出以后，GSM网络已经覆盖全球移动通信网络的70%以上，并没有出现因辐射而危害用户身体健康的情况。从全国职业病防治或各种癌症发病率的统计分布看，还没有相对集中于通信工程技术人员的迹象。 三、我国基站的电磁辐射标准远低于国际标准 一般GSM（简称2G标准）基站天线高度均在35至55米，电磁波在空中衰减很快，手机距离基站可视距离为20米时的功率密度均在每平方米10微瓦以内，远小于国家标准管理限值，因此将2G基站天线建在一般住宅楼顶，对宅内居民是安全的。3G基站覆盖范围小，发射功率低，比2G基站更健康、更安全。 为了规范电磁辐射可能对公众造成的影响，包括中国在内的世界各组织和国家都制定了严谨的电磁辐射标准。 （本资料仅供参考，请以正式文本为准）
结题报告课题名称： 手机辐射对人体健康的影响 课题组长： 罗伍庭 a.职位 主持人：罗伍庭 发言人1：向帅发言人2：余健 抄写员1：蒋奇作抄写员2：张晋恺 调查员1：陈庄闽调查员2：杨林 实践员1：唐鹏实践员2：徐铭 b.分工 每次活动通过抽签自由组合，完成任务。
活动过程 第一阶段：上网、上图书馆查阅相关资料。 第二阶段：写开题报告。 第三阶段：制作调查问卷与统计。 第四阶段：访问手机公司有关人士，了解我市现今的手机辐射状况以及他们对手机辐射问题的实行的方案。 第五阶段：实地考察，了解我市目前的手机辐射状况和广大群总对手机辐射问题的看法以及治理该问题的建议。 第六阶段：整理资料，进行讨论研究分析，得出最后成果，写结题报告。 得出结论： 手机辐射的产生及特点： 1.手机辐射的产生： 手机之所以能够随时打电话,是因为它通过电磁波时刻与基站保持着联系.当人们使用手机时,手机就会向发射基站传输无线电波,而任何一种无线电波都会或多或少被人体吸收,从而改变人体组织细胞,有可能对人体的健康带来影响,这些电波就是手机辐射.广播信号,电视信号,手机信号,红外线等都是电磁波,区别在于频率不同,所表现出的功效也不一样.广播,电视的电磁波信号能被收音机,电视机吸收,人体对它没有直接感觉,被称为非热效应.红外线能让人感觉发热,被称为热效应.而手机辐射的频率在广播,电视信号和红外线之间,它既有部分热效应,也有一部分非热效应.应该指出,手机信号频率在800～1800兆赫之间,手机辐射与X射线,伽马射线等电离辐射完全不同,仅是一种带能量的电磁波,有能量而无质量,不能在人体内产生电离化或辐射能,是非电离性辐射场. 手机辐射的大小,在国际科学界有一套比较完备的计量标准,就是所谓的SAR(Specific Absorption Rate的缩写)值.SAR值代表单位时间内单位质量的机体吸收的电磁辐射能量,即比吸收率,也称为电磁辐射测量值,单位为瓦/千克.SAR值越低,辐射被吸收的量越少.1990年,国际电气电子工程师学会(IEEE)制定了手机电磁辐射的衡量技术标准.1998年国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)也制定了类似的技术标准,标准中均采用SAR值来度量手机电磁辐射的大小.只不过目前世界各主要国家和地区在手机辐射控制上有着不同的标准,欧洲规定手机辐射最大值为2.0瓦/千克,美国却把1.6瓦/千克(由于计算依据不同,相当于欧洲的1.0瓦/千克)定为安全标准.而目前欧洲通行的2.0瓦/千克的标准已得到了世界卫生组织(WHO)的赞成和鼓励,也被国际电信联盟推荐使用.需要指出的是,据近些年研究,国际上一般认为,手机辐射值在2.0瓦/千克以下时,其对人体的损害微乎其微;辐射值在1.0瓦/千克以下时,可以保证其对人体无害.为此,各国都在斟酌制定更为严格的标准.我国制定中的《标准》就可能强制采用1.0瓦/千克的世界最严格标准. 2.手机辐射的特点： 当电磁辐射照射人体时,一部分能量被反射,一部分能量被吸收.吸收能量的多少,不仅与吸收机体的形状,大小和组织的含水量有关,还与电磁辐射的强度和频率等有关.含水量高的组织如大脑,皮肤,内脏器官,肌肉吸收电磁辐射能量较多;含水量低的组织如脂肪,骨骼吸收的能量较少;电磁辐射的频率越高,穿透力越小;频率越低,穿透组织越深.人体对射频—微波段的吸收分以下几个部分： 次共振区:频率小于30MHz,人体对电磁辐射能量的吸收随频率的上升迅速升高. 共振区:人体共振区的频率范围大约为30～300MHz,头部共振吸收频率高达400MHz. 热点区:频率范围大约为400～3000MHz,由于局部共振,造成小范围发生显著的能量吸
【单选题】(1分) 指出右图是何标志： A. 辐射源标志 B. 剂量标志 C. 电离辐射标志 D. 电磁标志 正确答案：C 2 【单选题】(1分) 辐射按能量大小不同可分为： A. 电离辐射与非电离辐射 B. 天然辐射与人工辐射 C. 电磁辐射辐射与微波辐射 D. 医疗辐射与天然辐射 正确答案：A 3 【单选题】(1分) 公众在自然环境中所接受的辐射照射中所占份额最大的类型是： A. 医疗照射 B. 宇宙射线 C. 放射性氡气 D. 核废料 正确答案：C 4 【判断题】(1分) 人类只要生活在地球上就无时无处不接受辐射。 A. 对 B. 错 正确答案：A 5 【判断题】(1分) 宇宙射线辐射强弱与所处纬度有关。 A. 对 B. 错 正确答案：B
1 【单选题】(1分) 具有相同质子数，但中子数不同的元素互称为： A. 核素 B. 同位素 C. 同质异能素 b正确 2 【单选题】(1分) 发生阿尔法衰变时，母核释放出一个（）原子，转变为子核。 A. 氢 B. 碳 C. 痒 D. 氦 d正确 3 【判断题】(1分) 半衰期长的放射性核素在单位时间内衰变的几率大。 A. 对 B. 错 b正确 4 【判断题】(1分) 活度是描述放射性核素衰变率的物理量，即单位时间发生衰变的原子核数。 A. 对 B. 错 a正确 5 【判断题】(1分) 放射性核素的半衰期，即该核素原子核数目衰变到原来的一半所需要的时间。 A. 对 B. 错 a正确 1 【单选题】(1分) 以下哪些属于天然辐射？ A. X线照相 B. 电脑辐射 C. 宇宙射线
D. 手机辐射 c正确 2 【单选题】(1分) 以下哪些属于人工辐射 A. X线照相 B. 紫外线 C. 宇宙射线 D. 手机辐射 a正确 3 【单选题】(1分) 天然辐射中波长最长的是 A. 宇宙射线 B. 紫外线 C. 伽玛射线 D. X射线 b正确 4 【单选题】(1分) 机场安检仪一般是采用下列哪种射线？ A. 宇宙射线 B. 紫外线 C. 伽玛射线 D. X射线 d正确 5 【单选题】(1分) X射线和伽马射线的最重要的相同点是 A. 都是射线 B. 都是电离辐射 C. 都是看不见的 D. 以上都是 b正确 1 【单选题】(1分) 医学上电离辐射应用包括 A. 放射科 B. 核医学科 C. 放疗科 D. 以上都是
（转）浅析移动通信中电磁辐射的来源及其影响 目前，移动通信已经成为现代社会的标志之一，它不仅使人们随时随地都可以保持和外界的沟通联系，而且还可以通过手机接人互联网，为人们的日常生活和经济工作带来了极大的便利。可以说，这一广泛覆盖的移动通信网络正是现代信息化社会的基础之一。但与此同时，移动通信作为高科技的产物之一，在大众的心目中仍然是一种神秘的事物，大众百姓对移动通信的认知还比较匮乏。其中，移动通信的电磁辐射也是大众百姓认知模糊以及容易引起争议的问题之一。近年来，国内外媒体出现了一些错误的报道，以致引起了一些不必要的误解。有些人甚至对此产生了莫名的恐惧和抵触心理。 一、电磁辐射对人体的可能性危害 电磁辐射是指能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。电磁环境是存在于给定场所的所有电磁现象的总和。据报道，电磁辐射对人体的可能性危害情形大概如下： “受到电磁辐射，轻者会头痛、头晕，乏力，失眠、健忘、多梦、嗜睡，食欲差、心悸、心律失常；重者会导致神经衰弱，影响中枢神经系统，使眼中晶状体变混浊导致白内障甚至双目失明。另外，激素分泌紊乱，肾上腺素、去甲肾上腺素分泌减少导致抗损伤能力降低，垂体分泌生长激素减少导致发育迟缓，甲状腺及旁腺分泌出现异常导致发育障碍、骨代谢异常，松果体细胞产生松果体素少导致免疫力降低、生物钟紊乱。 电磁辐射还会使皮肤衰老加快，诱发基因突变、促使变异细胞产生，令白血病在内的各种恶性肿瘤增加。如T淋巴细胞活性降低、B淋巴细胞活性降低导致白血病在内的各种恶性肿瘤增加，精子活性降低、数量减少导致不孕症，胚胎细胞产生大量变异细胞导致胚胎发育不良、孕妇流产率升高、畸胎发生率升高。 二、手机的电磁辐射及其对人体的影响 在物理学中，根据波长或者频率将电磁波分为电离辐射和非电离辐射。电离辐射x光等照射都会对人体健康产生一定影响。但是这样的照射对人体会不会产生不良的影响?至今也没有一个明确的定论，而有的“研究”则表示“有不良影响”，不少原因应归咎于一些研究者将电离照射的研究方法使用在移动电话这种非电离照射的研究工作中，造成了根本性的错误。另外，由于射频剂量的测定工作十分复杂，稍有疏漏就会得出荒谬的结果，而且事实证明，一些实验研究过程中对细节的不够注意，也会造成一些错误。 公众中的争议，更多的是引自某些所谓专家发表的一些未经验证的报告和声明。比如，英国的一家杂志曾在2000年4月，2000年11月发表文章指出：用户在使用耳机时头部遭受的照射量是直接使用移动电话时的3倍。这篇文章一经刊出，就在全世界范围内产生了很大的影响。而在之后的研究中，这一说法被证明是错误的。英国政府、澳大利亚消费者协会、澳大利亚电信实验室等机构以及爱立信、摩托罗拉等制造商的研究表明，耳机可以降低手机的辐射。专家指出，这个错误的产生，原因在于文章是把实验室的数据直接传到媒体，而没有经过任何验证。而且，实验本身也存在缺陷，比如实验中用简便测量仪代替了微型电场探测器，对人体模型选取不正确(只选头部)等等。 另一个“热休克”癌症理论来自澳大利亚，它由于是第一个将使用手机与癌症联系起来而著名，可是后来的研究结果都证明这种观点只是基于一个缺乏可信度的照射癌症理论。 虽然种种谬误已随着研究的深入而真相大自，但是这些谬误对移动电话使用者造成的负面影响却非常大。所以，让公众更快地了解最新的研究成果是十分必要的。目前的研究无法证明移动电话对人类健康有害，但一个前提就是：移动电话的辐射量有限定标准，应用最广的就是国际非电离辐射保护委员会(IC-NIRP)的标准。所谓标准，实际上是一个限值，这个限值比可导致健康负面影响的值要低得多。目前IC—NIILP的标准如下：对全身照射的职业安全标准O．4瓦／千克，公共限值为O_08瓦／千克，在局部照射上的职业标准峰
微波技术与天线 课程设计报告 仿真结果 课题： 2.4GHz天线的设计院系：文正学院电子信息系专业：2012级通信工程姓名：郑富成 学号：1217408034 指导老师：刘学观 日期：2014年12月25日
一、设计名称 2.4GHz 微带贴片天线 二、设计目标 1.设计 2.4GHz的天线，使其在2.4GHz处产生谐振 2.回波损耗 3.驻波比 4. 三、设计过程 微带天线主要参数如图，w为辐射贴片的宽度，L为长度。L1为馈线的长度，w1为馈线的宽度。 1.微带辐射贴片尺寸估算 微带辐射贴片的宽度：
由相关数据：，f=2.4Ghz, 。解得： W0=38.03mm 辐射贴片的长度L0一般取。考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度L0应为： 其中为等效辐射缝隙长度，为有效介电常数。 带入，，W0=38.03mm 得 所以 L0=29.11mm 2.馈电点位置 微带线馈电点位置选在辐射贴片的中点，此时馈电点和辐射贴片边缘距离为 Z=w/2=19.015
3.输入阻抗 如果采用微带线馈电方式，馈电点到辐射贴片边缘拐角的距离为z，则微带线的输入导纳近似为： 式中： 由此，计算出输入阻抗 4.阻抗匹配 输入阻抗一般不符合微波器件通用的系统，所以在设计微带 线馈电矩形微带天线时，可加上一段的阻抗变换器。则阻抗变换器的特性阻抗： 借由此可以计算出馈线的宽度 由下式
及 解得： 四、参数汇总 由以上可以得到各变量的理论值： 五、仿真过程 采用如上数据，在HFSS中绘制侧馈微带天线，如图3.1所示：
图3.1 理论数据建模 仿真结果不理想，虽然衰减非常好，但频率偏差大约24MHz。应该能够做得更好 对L0从45.1到45.5mm进行扫描，得到图3.2
中国移动信号塔学名（基站）的辐射对人体的危害！ 也许大家还不清楚为什么一些近郊区到处可见都是中国移动或中国联通的信号塔（学名基站）其样子要比电线杆粗好多高度也差不多是电线杆的两倍基站全身为白色大约50公里就有这么一个在现代化社会的今天每人不只有一部手机虽然这基站给人们的通信带来了很方便的服务，但是凡事有利就有弊他给人类带来的危害也是相当大的，距实际报道生活在基站附近的人在他们的下一代每四个人中就有一个是白血病的患者后果很可怕。 通信基站或微波站对人体有什么伤害？主要是通过发射高功率微波束对伤害人的器官主要是神经系统、生殖系统、眼等，对心血管系统、肝等也有明显的损伤效应。 通信通过天线发出电磁波，对于电磁波的辐射是指能量以电磁波的形式由辐射源（天线）发射到空间的现象，简称电磁辐射。当电磁辐射穿过人体时，其能量会被人体吸收，如果这种能量过大，将会对人体健康构成危害，人体暴露在这样的电磁辐射环境中，会产生一定的影响。 目前，电磁辐射源的来源通常有以下几种：雷达系统、电视和广播发射系统、射频感应及介质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电加工设备、移动通信基站、卫星地球通信站、大型电力发电站、输变电设备、高压及超高压输电线、地铁列
车及电气火车以及大多数家用电器等。 电磁辐射场区：电磁辐射场区可分为近区场和远区场。一般情况下，天线的300米以内的区域都为近场区，在这个区域电场要比磁场强得多；而在大于300米的区域，磁场要比电场大得多。远区场为弱场，其电磁场强度均较小。所以，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说，应注意电磁辐射近区场的防护，包括对作业人员及处在近区场环境内人员的防护，和对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。而在远区场，通常对人的危害较小，这时应该考虑的主要因素就是对信号的保护。 电磁波的辐射危害：由于无线通信网络的射频辐射伤害具有累积效应，所以当处于射频辐射下时，人体是不会立即受到伤害的，只有随时间推移，累积到一定程度时才会对人体造成伤害。这个累积过程为安全滞留时间。而这个安全滞留时间往往是几年的时间。 从武汉大学中南医院又传出消息，动物实验研究表明，通信设备所产生的电磁波对胎儿的脑组织有损害。因为大脑的活动是以脑电波为主，大脑细胞是通过脑电波来传递信号的。手机和移动通信基站所有产生辐射为电磁波，既然可以干扰无线电的通讯和导航系统，也就同样对人的大脑构成“污染”。从而对胎儿的脑组织有损害而引起畸形；对与从年人却可以引起
手机辐射对人体健康的影响 研究小组成员：……. 指导老师：……… 随着移动通信的发展,手机已经成为人们日常生活必不可少的工具,与此同时,手机辐射影响健康也成为热门话题. 为了能够在纷杂的媒体的关于手机辐射有害健康的报道中，明确手机辐射对人体健康的影响的程度，并以此为契机了解电磁辐射的作用机理，以及可能对人体组织产生的影响，拓展自己的知识面，我们小组通过网络以及图书馆查找到一些文献资料进行学习。经研究发现，虽然目前这一类的实验很多，但是结果十分类似，即都指出了手机信号量级的电磁辐射在短期内对于绝大多数的疾病并没有直接的联系，而长期的以及可能存在的其他效应还有待于继续的研究。 关键词：手机；辐射；健康 一手机辐射的产生 手机之所以能够随时打电话,是因为它通过电磁波时刻与基站保持着联系.当人们使用手机时,手机就会向发射基站传输无线电波,而任何一种无线电波都会或多或少被人体吸收,从而改变人体组织细胞,有可能对人体的健康带来影响,这些电波就是手机辐射.广播信号,电视信号,手机信号,红外线等都是电磁波,区别在于频率不同,所表现出的功效也不一样.广播,电视的电磁波信号能被收音机,电视机吸收,人体对它没有直接感觉,被称为非热效应.红外线能让人感觉发热,被称为热效应.而手机辐射的频率在广播,电视信号和红外线之间,它既有部分热效应,也有一部分非热效应.应该指出,手机信号频率在800～1800兆赫之间,手机辐射与X射线,伽马射线等电离辐射完全不同,仅是一种带能量的电磁波,有能量而无质量,不能在人体内产生电离化或辐射能,是非电离性辐射场. 二手机辐射的特点 当电磁辐射照射人体时,一部分能量被反射,一部分能量被吸收.吸收能量的多少,不仅与吸收机体的形状,大小和组织的含水量有关,还与电磁辐射的强度和频率等有关.含水量高的组织如大脑,皮肤,内脏器官,肌肉吸收电磁辐射能量较多;含水量低的组织如脂肪,骨骼吸收的能量较少;电磁辐射的频率越高,穿透力越小;频率越低,穿透组织越深.人体对射频—微波段的吸收分以下几个部分： 次共振区:频率小于30MHz,人体对电磁辐射能量的吸收随频率的上升迅速升高. 共振区:人体共振区的频率范围大约为30～300MHz,头部共振吸收频率高达400MHz. 热点区:频率范围大约为400～3000MHz,由于局部共振,造成小范围发生显著的能量吸收. 表面吸收:频率远大于3000MHz时,主要呈现体表吸收. 手机辐射属于热点区域,辐射的情况比较复杂,难以客观准确给出结论.但测试发现,手机辐射有如下一些特点: 2.1天线内置式手机的电磁辐射均较低,仅为多数同类天线外置式手机的1/10.对天线内置式手机而言,以手机背面的电磁辐射最大,前面板虽也有辐射,
【单选题】(1分) 指出右图就是何标志: A、辐射源标志 B、剂量标志 C、电离辐射标志 D、电磁标志 正确答案:C 2 【单选题】(1分) 辐射按能量大小不同可分为: A、电离辐射与非电离辐射 B、天然辐射与人工辐射 C、电磁辐射辐射与微波辐射 D、医疗辐射与天然辐射 正确答案:A 3 【单选题】(1分) 公众在自然环境中所接受的辐射照射中所占份额最大的类型就是: A、医疗照射 B、宇宙射线 C、放射性氡气 D、核废料 正确答案:C 4 【判断题】(1分) 人类只要生活在地球上就无时无处不接受辐射。 A、对 B、错 正确答案:A 5 【判断题】(1分) 宇宙射线辐射强弱与所处纬度有关。 A、对 B、错 正确答案:B
1 【单选题】(1分) 具有相同质子数,但中子数不同的元素互称为: A、核素 B、同位素 C、同质异能素 b正确 2 【单选题】(1分) 发生阿尔法衰变时,母核释放出一个( )原子,转变为子核。 A、氢 B、碳 C、痒 D、氦 d正确 3 【判断题】(1分) 半衰期长的放射性核素在单位时间内衰变的几率大。 A、对 B、错 b正确 4 【判断题】(1分) 活度就是描述放射性核素衰变率的物理量,即单位时间发生衰变的原子核数。 A、对 B、错 a正确 5 【判断题】(1分) 放射性核素的半衰期,即该核素原子核数目衰变到原来的一半所需要的时间。 A、对 B、错 a正确 1 【单选题】(1分) 以下哪些属于天然辐射？ A、X线照相 B、电脑辐射 C、宇宙射线
D、手机辐射 c正确 2 【单选题】(1分) 以下哪些属于人工辐射 A、X线照相 B、紫外线 C、宇宙射线 D、手机辐射 a正确 3 【单选题】(1分) 天然辐射中波长最长的就是 A、宇宙射线 B、紫外线 C、伽玛射线 D、X射线 b正确 4 【单选题】(1分) 机场安检仪一般就是采用下列哪种射线？ A、宇宙射线 B、紫外线 C、伽玛射线 D、X射线 d正确 5 【单选题】(1分) X射线与伽马射线的最重要的相同点就是 A、都就是射线 B、都就是电离辐射 C、都就是瞧不见的 D、以上都就是 b正确 1 【单选题】(1分) 医学上电离辐射应用包括 A、放射科 B、核医学科 C、放疗科 D、以上都就是
1、手机信号强度和电磁辐射之间存在什么关系？（） (2.0分) A手机信号越强，手机辐射越小 B手机信号越强，手机辐射越大 CCDMA2000 DTD-LTE 正确答案:A 2、我国《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）规定通信领域应用范围内的辐射强度标准限值功率密度为（） (2.0分) A20微瓦/平方厘米 B30微瓦/平方厘米 C40微瓦/平方厘米 D50微瓦/平方厘米 正确答案:C 3、基站和手机，哪一个对人体的电磁辐射影响相对较大？（） (2.0分) A基站 B手机 正确答案:B 4、下面哪种电磁辐射体需环境评估通过后方能建设？（） (2.0分) A陆上、海上移动通讯设备 B步话机 C额定功率20W基站 D功率较小的室内分布系统 正确答案:C 5、下面哪种辐射属于电离辐射？（） (2.0分) A基站辐射 B核辐射 C电视机辐射 D微波炉辐射 正确答案:B 6、基站环评验收时，需选取多少基站进行站址现状环境测试？（） (2.0分)
A10% B20% C30% D40% 正确答案:B 7、下面哪种设备的电磁辐射强度最小？（） (2.0分) A电热毯 B电视机 C移动基站 D收音机 正确答案:C 8、我国在30-3000MHz这一通信领域应用范围内的电磁辐射标准限值比欧美工业化国家要更加严格,其中美国的标准是我国的（）倍？ (2.0分) A2 B5 C15 D25 正确答案:D 9、下面哪个方式可以查询苹果手机的信号强度？（） (2.0分) A呼叫*3001#12345#* B呼叫*3002#12345#* C呼叫*3003#12345#* D呼叫*3004#12345#* 正确答案:A 10、经浙江省辐射环境监测站多年来对省内数万座基站的现场监测，所有基站都符合电磁环境安全的要求，而且95%以上的监测点的数据小于（），远低于40微瓦/平方厘米的国家标准。 (2.0分) A1微瓦/平方厘米 B5微瓦/平方厘米 C10微瓦/平方厘米 D15微瓦/平方厘米 正确答案:A 11、下面哪种辐射属于电离辐射？（） (4.0分)
“手机辐射的影响”结题报告 课题名称：手机电脑等电子设备的辐射研究 课题组成员： 指导老师：执笔人： 【摘要】 手机通过电磁波进行信息传递，这些电波就被称为手机辐射。手机辐射靠SAR值来衡量。关于手机辐射人体有没有害的马拉松式的争论从来没有停止过。部分人认为手机辐射对人体健康的危害是客观存在的严重社会问题，它不会因为手机产业的刻意隐瞒与回避就可以消失。也有人提出手机辐射对人体健康无害论。《破解手机辐射危害健康的流言》分析了手机辐射问题，《基站与健康》分析了基站辐射问题，还特别解释了“若想减轻辐射，应把基站请进小区”的道理。但尚无全面介绍电磁辐射标准的科普文章，文献库里的科技文章专业性太强，不适合公众阅读，因此我整理了相关内容写就此文，以期帮助公众对此产生清晰明确的认识。从对人体健康潜在影响的角度来看，国际上对电磁辐射的测量标准有两种，分别是功率密度标准和比吸收率标准，前者属电磁学领域，后者仍与电学相关，但已扩展到生物学领域了。 【正文】 一、问题的提出 “辐射”一词在生活中很常见，这都来源于“辐射对人有一定伤害”一类的传言，这给很多人造成了恐慌，甚至说辐射能引发癌症，过多的辐射确实会使生物的染色体变异并引发癌症，但是生活中不可能经常接触那种高强度的辐射，所以对它的担心是多余的，但是根据人们喜欢八卦或是阴谋论的心理，还总是相信这个传言，于是我们两个班的小组打算做这个关于辐射的实验，看看是否辐射会对人体有一定的伤害。而最好选的研究器材就是手机，进入了信息时代，手机的使用频率逐渐增加，甚至手机在大多数并不是用来打电话的，经常接触会不会对人体有潜在的辐射危险呢？我们就来谈谈“手机辐射的影响”。 二、研究目的和意义 我们是中学生，在辐射的这个传言上，既然对成年人都有一定的伤害，那么对我们中学生的伤害肯定不小，所以肯定会引发使用手机的恐慌，我们想用这个实验来证明或者反驳这个传言的观点，对它进行理智的理解。 现在普遍的认知观点如下：手机辐射主要是由其发射的高频无线电波造成的。据美国移动电话协会的研究，鞭状手机天线发射的微波中，有60%被人脑近距离吸收。手机天线是产生辐射强的地方，而人脑与发射天线的距离仅2—5厘米，因此是存在潜在危害的。从总体上来看，手机辐射对未成年人与成年人的健康影响是大同小异的。未成年人处在成长、发育的过程中，相对于成年人来说受到的损害更大。 未成年人的神经系统易受到手机辐射的负面影响。长期使用手机确实可能引起未成年人的记忆力衰退、认知能力下降，还容易引发易怒、烦躁等症状 所以通过研究课题研究，有助于大力开展网络心理教育，提高青少年的心理素质。注重学生人际关系的培养，关注学生的内心世界。通过对问题学生的不断跟踪辅导，通过不断开展的网络知识普及，坚持在心理健康方面下功夫，让学生具有坚强独力的人格，真正成为自己生活的主人，正确看待网络，合理安排上网时间，养成健康的上网习惯，摒弃不良习惯的诱惑。坚持家庭、学校、社会合力打造学生健康的思维方式，良好的行为习惯，让学生的心中充满阳光，充满爱，让梦想为学生指路，促进其全面健康发展。 三、研究过程 调查部分：关于辐射，由于是物理领域的知识，所以物理老师带领我们研究。首先，物理老师给我们科普了关于辐射的知识。第二次的时候，我们使用了实验研究法，在物理实验室做了实验，检测手机在接通时和通话中的辐射状况。因为实验条件的局限性，之后，我们用文献研究法查阅各种资料，做了充分的研究。 四、研究对象及方法 1、辐射的种类： 一是电离辐射, 电离辐射引致癌症的几率取决于辐射剂量率及接受辐射生物之感应性。另一是非电离辐射, 非电离辐射对生物活组织的影响被研究的时间并不长。不同的非电离辐射可产生不同之生物学作用。
通信工程专业实训 题目：手机内置天线的设计 专业：通信2班 学号：1167119226 姓名：李盼 指导老师：杜永兴 分数：_________________
目录 摘要： 关键字： 第一章：背景介绍 第二章：实训过程记录第三章：实训结论 第四章：实训总结 第五章：参考文献
摘要：现在的电子通讯技术飞速发展，随着技术可经济的推进，人们对手机的要求越来越高，然而手机的基本功能就是打电话，而对手机的内置天线要求就更高难度更大，小型化，并且能工作在不同的频段下，文中主要研究双频手机PIFA天线。采用了开槽的的设计方法实现了天线的双频，工作性能良好，易于实现，现在大多数手机都使用这种天线。 关键字：PIFA天线，双频，GSM,DCS,HFSS 第一章：背景介绍 1.1 移动通信对手机天线的要求 天线最主要的功能在于转换两种不同传播介质中的电磁波能量。在能量转换的过程中，会出现收发信机与天线及天线与传播介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中，天线必须依照这两个接口的特性来做适当的设计，以使得收发信机、天线以及传播介质之间形成一个连续的能量传输路径。 移动通信手机对天线的要求： 外在要求： 天线尺寸小，重量轻，剖面低，携带方便，机械强度好 电性能要求： 水平面要求有全向辐射方向图，频带宽，效率高，增益高，受周围环境影响小，对人体辐射伤害小 1.2 手机天线的指标意义 天线输入阻抗： 天线的输入阻抗是以收发机与天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。这一数值对天线的辐射效率，天线的带内增益波动，天线前端的功率容量有很大的影响。手机天线是一种驻波天线，，天线的阻抗不匹配，将导致大量的信号反射，使天线的辐射效率降低，同时由于反射的影响使得天线在宽频带内的增益有抖动，如果天线的驻波为6，手机前端的击穿电压将降为原来的1/6，而功率容量就会下降。 手机天线驻波对天线效率的影响不可不慎。 天线的驻波要求，我们目前统一要求为小于3。
手机辐射之害有哪些“谣” 关于手机辐射危害人体健康的研究，可以追溯到上世纪八十年代。一名美国妇女使用手机7个月后发现罹患脑瘤，且形状与位置和她使用的手机接近。她怀疑脑瘤是由手机辐射引起，并将手机制造商、运营商、零售商一并告上法庭，最后该案以“缺乏切实可靠的科学证据”被驳回。 时至今日，关于手机辐射是否有害的问题，仍然需要科学的辨别。 每天接触手机“有害” 2012年，世界卫生组织进行了一项回顾性病例对照研究，探索手机辐射是否致癌。研究纳入13个国家的万余名受试者，其中包括2765例脑胶质瘤、2425例脑膜瘤、1121例听神经瘤、109例腮腺恶性肿瘤和7658例正常对照者。最后的研究结论是：使用手机并未增加罹患上述肿瘤的风险。 目前仍无科学研究证据证明，每天接触手机对人体有害。说手机“有害”，主要是源于对辐射的担心。 自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零摄氏度以上，都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送能量的方式被称为辐射。辐射分为电离辐射和非电离辐射两种，它们的本质都是电磁波，区别在于频率和波长不同。 电离辐射频率高，波长短、能量大，能够从原子、分子或其他束缚状态中释放电子，使物质产生电离，从而在穿透人体组织的时候破坏DNA、杀伤细胞、造成机体损伤，同时存在致癌风险。常见的电离辐射包括X射线、β射线、γ射线等。
非电离辐射波长长，频率和能量较低，不会导致物质原子或分子电离。生活中常见的产生非电离辐射的包括微波炉、无线WiFi、手机、雷达、电视、电脑等。非电离辐射不会杀伤细胞或破坏DNA，而是产生热效应，这和晒太阳导致体温升高是同样的原理。 打手机时辐射“骤增” 打手机时人体受到的辐射，的确比不用手机时要强，但这种辐射仍然是非电离辐射。 电离辐射的频率是我们日常接触的非电离辐射的106倍至1010倍以上。所以，即使接打电话时手机辐射量有增大，但距电离辐射还很遥远。举例来说，手机放身边不用时的辐射量，相当于我们用棉花条敲一下胳膊，肯定不会导致骨折;而接打电话时的辐射量，相当于棉花条敲几十下甚至几千下，也同样不会导致骨折。 睡觉时将手机放在枕边，究竟有没有健康风险?到目前为止，还没有任何与此相关的研究结论。而且，出于伦理方面的考虑和研究方法的局限性，准确的研究结论恐怕也难以获得。 不过，非电离辐射量会随着辐射源与身体距离的增加而锐减。如果把手机放远一点，距离头部50厘米以上，那么辐射量就微乎其微了。 手机辐射是“致癌物” 世界卫生组织下设的国际癌症研究机构将包括手机辐射在内的“射频电磁波”划定为2B类致癌物。 2B是什么概念?即射频电磁波与癌症的发生“可能存在因果关系但证据并不充分”。其实，同属2B类的致癌物还有我们熟悉的红肉(猪肉、牛肉、羊肉等)，
波导缝隙天线的设计和仿真 波导馈电的缝隙阵天线自第二次世界大战以后有很大发展。它广泛用于各种领域： 1、地面、舰载、机载雷达 2、导航雷达 3、气象雷达 4、雷达信标天线LL ……………………………… 特别最近十几年，随着对雷达抗干扰要求的提高、脉冲多普勒可视雷达的发展，要求天线应具有低副瓣或极低副瓣的性能，使波导缝隙天线成为此项要求的优选形式。同时随着各种计算机辅助技术的发展，如数控机床的使用，天线的整体焊接技术等，为波导缝隙天线的使用创造了基础。 波导缝隙构成的阵列主要有两种形式，即波导宽边开缝和波导窄边开缝，我们本次主要向大家介绍的是波导宽边开缝而构成的波导缝隙天线阵的设计与仿真。 波导宽边纵缝阵列天线不但具有口面效率高、副瓣电平低等优良的电气性能，而且还有厚度小、重量轻、结构紧凑、强度高、安装方便、抗风力强、功率容量大等特点，从而在机载火控雷达、导弹巡航等方面有着其它天线无法替代的优势。下面是几个波导宽边缝隙构成的阵列在实际中的应用实例。
主要讨论的内容： 1.波导缝隙天线的设计基础理论 2.波导缝隙行波线阵天线的设计和仿真 3.波导缝隙驻波线、面阵天线的设计和仿真 4.波导缝隙天线的Ansoft HFSS的实例设计和仿真（一）波导缝隙阵天线设计的基础理论 本章中您主要的目标是： 1.熟悉波导缝隙天线的基本概念。 2.了解波导缝隙的基本等效电路。 3.理解波导缝隙天线的基本电参数和缝隙阵列的构成。 4.知道波导缝隙天线的基本设计过程。
把一根波导放在自由空间，在波导输入端输入信号，波导终端接匹配负载。如果在波导宽边或窄边上切割一个窄的缝隙，此缝隙切断波导壁上的传导电流，在缝隙上将产生电场，且对波导内壁电流产生扰动，并从波导内耦合部分电磁能量向自由空间辐射。随着缝隙切割在波导壁的位置不同，形成不同的缝隙形式。
1、手机信号强度和电磁辐射之间存在什么关系（）分) A手机信号越强，手机辐射越小B手机信号越强，手机辐射越大 C CDMA2000 D TD-LT E 正确答案:A 2、我国《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）规定通信领域应用范围内的辐射强度标准限值功率密度为（）分) A20微瓦/平方厘米B30微瓦/平方厘米C40微瓦/平方厘米D50微瓦/平方厘米正确答案:C 3、基站和手机，哪一个对人体的电磁辐射影响相对较大（）分) A基站B手机正确答案:B 4、下面哪种电磁辐射体需环境评估通过后方能建设（）分) A陆上、海上移动通讯设备B步话机C额定功率20W基站D功率较小的室内分布系统正确答案:C 5、下面哪种辐射属于电离辐射（）分) A基站辐射B核辐射C电视机辐射D微波炉辐射正确答案:B 6、基站环评验收时，需选取多少基站进行站址现状环境测试（）分) A10% B20% C30% D40% 正确答案:B 7、下面哪种设备的电磁辐射强度最小（）分) A电热毯B电视机C移动基站D收音机正确答案:C 8、我国在30-3000MHz这一通信领域应用范围内的电磁辐射标准限值比欧美工业化国家要更加严格,其中美国的标准是我国的（）倍？分) A 2 B 5 C15 D25 正确答案:D 9、下面哪个方式可以查询苹果手机的信号强度（）分) A呼叫*3001#12345#* B呼叫*3002#12345#* C呼叫*3003#12345#* D呼叫*3004#12345#* 正确答案:A 10、经浙江省辐射环境监测站多年来对省内数万座基站的现场监测，所有基站都符合电磁环境安全的要求，而且95%以上的监测点的数据小于（），远低于40微瓦/平方厘米的国家标准。分) A1微瓦/平方厘米B5微瓦/平方厘米C10微瓦/平方厘米D15微瓦/平方
手机电磁辐射对人体影响的探究及预防 【摘要】随着电子行业的不断发展，各种手机大行其道，手机已成为人们生活中不可或缺的工具，其甚至每天二十四小时伴随着我们。因此，关于手机辐射带来的健康问题，也成了大众较为关心的一个问题，本论文通过分析各种手机及其电磁辐射危害人体的机理，来论证手机辐射对人体健康的影响程度，同时提出相关预防措施，以期对手机用户起到引导作用。 【关键词】手机电磁辐射危害预防措施 1前言 随着我国电子行业的快速发展壮大，电子产品正在以前所未有的速度改变着人们的生活，其中手机自然是电子产品中的佼佼者，据相关网站数据显示，截止2012 年7月底，我国正在使用的手机用户数量达 13.45亿，位居世界之首，几乎人均一部。 【1】但是，随着手机的普及，其带来的健康问题也日益受到人们的关注。据 2001年2月 15日香港文汇报报道：尽管学术界对手机电磁生物效应的某些机理尚有争议，但不可否认,在一定条件下电磁辐射会对人体产生危害。瑞典的一家科研机构对一万多名使用手机的瑞典人作了一项调查，其结果表明：使用手机越频繁的人，其身体不舒服的感觉就越明显。科技工作者已研究证明：人体持续受一定强度的电磁辐射会产生致热效应和非致热效应，可能会引起皮肤发热、眼球白内障、睾丸退化、身体疲倦、头疼、免疫功能下降等症状，此外该家媒体还详细报道了手机微波易入大脑、英国科学家也弃用手机、多用手机容易衰老、微波老鼠丧失记忆、患癌机会增多和手机插腰易生畸胎等方面的实验和相关的结论。 那么，手机的电磁辐射有多大？对人体有没有伤害？如何预防或减少电磁辐射对人体的伤害？为了解决这些问题，笔者特意撰文，介绍手机产生的电磁辐射的机理以及电磁辐射对人体的伤害，给出降低手机对人体造成伤害的有关预防措施，帮助使用者学会保护自己。【1】2:手机通信技术种类简介； 第一代手机(1G)是指模拟的移动电话，这种手机有多种制式，如NMT, AMPS，TACS，但是基本上是以频分多址(FDMA: Frequency Division Mult iple Address)方式工作，通话期间，用户被分配一个频道,说话的信息以调频(FM)信息方式传递出去。此种手机的工作频率随国家的不同而不同。一般为450 MHz或 800~ 900 MHz。目前模拟手机已逐步淘汰,很少见了。 第二代手机(2G)采用全球通系统(GSM: Globe System for Mobile Communication)的数字式手机。它以时分多址(T DMA: TimeDivision Mult iple Address)方式工作。用户的通话信息以数字编码信号的形式传输。GSM的工作中