Electromagnetic Modeling of the Interaction Phenomenon between GSM Waves and the Human Head model by the Generalized Equivalent Circuits Method (MoM-GEC) in a partially closed environment.
Modélisation Électromagnétique du Phénomène d'Interaction des Ondes GSM avec la Tête Humaine par la Méthode des Circuits Équivalents Généralisés (MoM-GEC) dans un milieu fermé.
Résumé
With the recent explosive increase of the use of mobile communication handsets, there has been a growing concern about possible hazard to a human body, especially head part, exposed to the EM fields radiated from handsets.
Interaction of electromagnetic field (EMF) with tissue of human beings is still under discussion and many researches are investigating it. We must take into account the influence of these devices on the environment and in particular their interaction with biological tissue. Whether or not the presence of the human head affects the antenna performances in a partially closed environment which could be, for example, the interior of a car, a condition of exposure that is largely diffused nowadays. These constraints must be modeled very precisely.
Various types of electromagnetic source were used to model an antenna for mobile phone applications. A dipole antenna configuration is the most common and conventional type for near field human exposure related to wireless personal communications system in the GSM frequency range. Theoretical and modulation studies of a dipole antenna located inside a rectangular waveguide in presence of a multilayered model have been carried out.
A method of moment (MoM) approach combined to the generalized equivalent circuit (GEC) modeling is applied to study the behavior of a dipole antenna resonating at 1.8GHz. First of all, we are interested to study the convergence of the input impedance as a function of test function number. The current and the electric field distribution are simulated. The specific absorption rate (SAR) is examined for several different tissue, it’s found that a peak value is obtained in the skin layer which is on front of the radiation.
La dosimétrie repose sur l’estimation du débit d’absorption spécifique (SAR) dans les tissus en fonction de la valeur du champ électrique induit. Dans le cas de la dosimétrie numérique, ces derniés sont calculés à l’aide de méthodes numériques.
De gros efforts ont été fournis, ces dernières années, dans la communauté scientifique pour développer des méthodes numériques permettant de résoudre temporellement et spatialement les équations de Maxwell. Nous pouvons citer par exemple la méthode de différences finis dans le domaine temporelle (FDTD), la méthode des éléments finis (FEM) et la méthode des moments (MoM).
Ces méthodes souffrent de plusieurs limitations majeures, elles ne peuvent pas aisément s’accorder aux postures particulières (bras tendu, par exemple) et aux structures internes du corps humain (différents organes). Dans ce cas, des modèles analytiques sont utilisés. A l’issue d’une étude comparative de méthodes numériques les plus connues (MoM, FEM, FDTD,..), nous adoptons la méthode intégrale pour modéliser le phénomène d’interaction tête humaine et mobile.
La méthode de circuits équivalents généralisés (MGEC) combinée avec la méthode des moments (MoM) est utilisée pour la résolution des équations intégrales développées. Nous développons un modèle mathématique en se basant sur les équations de Maxwell. Ce modèle permet de déterminer l’effet des champs électromagnétiques sur la tête humaine (modèle multicouches) et la capacité de diffusion de l’énergie (RF) dans les différentes couches. On s’intéresse particulièrement aux couches les plus exposées à ces rayonnements (la peau, le crâne et le cerveau) en calculant la puissance absorbée par les tissus de la tête humaine (SAR).
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Modélisation Électromagnétique du Phénomène d’Interaction des Ondes GSM avec la Tête Humaine par la Méthode des Circuits Équivalents Généralisés (MoM-GEC) dans un milieu fermé (1).pdf (2.7 Mo)
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