bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2024-22-4-63-67bsuir-3957Research ArticleСтатьиОценка производительности микрополосковых антенн систем 5G и подходы к снижению коэффициента удельного поглощения головой человека электромагнитного излучения на частоте 38 ГГцEvaluation of 5G Systems Microstrip Antennas Performance and Approaches for SAR Reduction of Human Head at the Frequency 38 GHzАйадХ.AyadH.

Х. АЙАД, 

г. Эз-Завия.

Tel.: +218 92 740-54-17.

Ayad Hisham, PhD, Lecturer of the Electrical Engineering and Electronics Department,

 Az Zawiyah, 16418, Libya.

hishamayadayad@gmail.comАльхтабР.AlhtabR.

Р. АЛЬХТАБ,

г. Эз-Завия.

Alhatab R., Student, 

Az Zawiyah, 16418, Libya.

АльзавиМ.AlzawiM.

М. АЛЬЗАВИ,

г. Эз-Завия.

Alzawi M., Student, 

Az Zawiyah, 16418, Libya.

Университет Аль-ЗавияAl Zawia University2024020920242246367Copyright © Айад Х., Альхтаб Р., Альзави М., 20242024Айад Х., Альхтаб Р., Альзави М.Ayad H., Alhtab R., Alzawi M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3957

Системы 5G обладают множеством преимуществ, поэтому их популярность в мире стремительно растет. Однако необходимо оценить потенциальное негативное воздействие электромагнитного излучения устройств этих систем на ткани человека, чтобы обеспечить безопасность здоровья человеческого организма. Представляемое исследование было направлено на оценку степени воздействия электромагнитного излучения микрополосковой антенны на голову человека на частотах миллиметровых волн и улучшение характеристик этой антенны для обеспечения безопасности здоровья человека. В ходе проведения исследования с помощью программного комплекса CST Studio Suite 2021 выполнено следующее: смоделирована микрополосковая антенна, излучающая на частоте 38 ГГц; оценены эффективность и производительность смоделированной антенны для устройств систем 5G; спроектированы и смоделированы слои головы человека для анализа воздействия на нее излучения смоделированной антенны; оценена удельная скорость поглощения энергии излучения антенны каждым слоем головы человека. По результатам исследования предложены и теоретически обоснованы подходы к снижению значения удельной скорости поглощения электромагнитного излучения верхними слоями головы человека. Эти подходы состоят в добавлении в микрополосковую антенну различных материалов в качестве защитных барьеров.

5G systems have many interesting advantages, that’s why their popularity around the world is grow ing rapidly. However, it is necessary to evaluate the potential negative impact of electromagnetic radiation from devices of these systems on human tissue in order to ensure the safety of the health of the human body. The present study was aimed at assessing the degree of exposure of the human head to electromagnetic radiation from a microstrip antenna at millimeter wave frequencies and improving the performance of this antenna to ensure human health safety. During the study, using the CST Studio Suite 2021 software package, the following was done: a microstrip antenna emitting at the frequency of 38 GHz was simulated; the efficiency and performance of the simulated antenna for 5G system devices was assessed; the layers of the human head were designed and simulated to analyze the impact of the simulated antenna radiation on it; the absorption specific rate of radiation energy from the simulated antenna by each layer of the human head was estimated. Based on the results of the study, approaches to reducing the SAR value of the human head were proposed and theoretically justified. These approaches consist of adding various materials to the microstrip antenna as protective barriers.

микрополосковая антеннаэлектромагнитные волныудельный коэффициент поглощенияголова человекаmicrostrip antennaelectromagnetic wavesspecific absorption ratehuman headReferencesYazbek K., Hassan A. (2018) Antennas and Wave Propagation. Damask, Syrian Virtual University.Yazbek K., Hassan A. (2018) Antennas and Wave Propagation. Damask, Syrian Virtual University.Yadava R. L. (2022) Antennas and Wave Propagation. Delhi, PHI Learning Private Limited.Yadava R. L. (2022) Antennas and Wave Propagation. Delhi, PHI Learning Private Limited.World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. (2018) Microstrip Patch Antennas (2nd ed.).World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. (2018) Microstrip Patch Antennas (2nd ed.).Patil V. L. (2021) Electromagnetic Waves in Communication. Chronological Developments of Wireless Radio Systems before World War II. Singapore, Springer. 19–32.Patil V. L. (2021) Electromagnetic Waves in Communication. Chronological Developments of Wireless Radio Systems before World War II. Singapore, Springer. 19–32.Zhang M., Alden A. (2011) Calculation of Whole-Body SAR from a 100 MHz Dipole Antenna. Progress in Electromagnetics Research. 119, 133–153.Zhang M., Alden A. (2011) Calculation of Whole-Body SAR from a 100 MHz Dipole Antenna. Progress in Electromagnetics Research. 119, 133–153.Abdul-Al M., Amar A. S., Elfergani I., Littlehales R., Parchin N., Al-Yasir Y., et al. (2022) Wireless Electromagnetic Radiation Assessment Based on the Specific Absorption Rate (SAR): A Review Case Study. Electronics. 11 (4).Abdul-Al M., Amar A. S., Elfergani I., Littlehales R., Parchin N., Al-Yasir Y., et al. (2022) Wireless Electromagnetic Radiation Assessment Based on the Specific Absorption Rate (SAR): A Review Case Study. Electronics. 11 (4).Soh P. J., Vandenbosch G., Wee F. H., van den Bosch A., Martinez-Vazquez M., Schreurs D. (2015) Specific Absorption Rate (SAR) Evaluation of Textile Antennas. IEEE Antennas and Propagation Magazine. 57 (2), 229–240.Soh P. J., Vandenbosch G., Wee F. H., van den Bosch A., Martinez-Vazquez M., Schreurs D. (2015) Specific Absorption Rate (SAR) Evaluation of Textile Antennas. IEEE Antennas and Propagation Magazine. 57 (2), 229–240.Darsono M., Wijaya A. R. (2020) Design and Simulation of a Rectangular Patch Microstrip Antenna for the Frequency of 28 GHz in 5G Technology. Journal of Physics: Conference Series. 1469.Darsono M., Wijaya A. R. (2020) Design and Simulation of a Rectangular Patch Microstrip Antenna for the Frequency of 28 GHz in 5G Technology. Journal of Physics: Conference Series. 1469.Ahmed A. M. (2018) Specific Absorption Rate (SAR) Simulated for Square Patch Antenna of Head Tissues. Engineering and Technology Journal. 36 (5), 509–513.Ahmed A. M. (2018) Specific Absorption Rate (SAR) Simulated for Square Patch Antenna of Head Tissues. Engineering and Technology Journal. 36 (5), 509–513.Elechi P., John P. (2022) Improved Multiband Rectangular Microstrip Patch Antenna for 5G Application. Journal of Telecommunication. Electronic and Computer Engineering. 14 (2), 7–14.Elechi P., John P. (2022) Improved Multiband Rectangular Microstrip Patch Antenna for 5G Application. Journal of Telecommunication. Electronic and Computer Engineering. 14 (2), 7–14.Garg R. (2001) Microstrip Antenna Design Handbook. Boston MA, Artech House.Garg R. (2001) Microstrip Antenna Design Handbook. Boston MA, Artech House.Volakis J. L. (2007) Fundamentals of Antennas, Arrays, and Mobile Communications. In Antenna Engin eering Handbook. New York, McGraw-Hill. 13–14.Volakis J. L. (2007) Fundamentals of Antennas, Arrays, and Mobile Communications. In Antenna Engin eering Handbook. New York, McGraw-Hill. 13–14.Balanis C. (2005) Antenna Theory. Hoboken, New Jersey, Wiley.Balanis C. (2005) Antenna Theory. Hoboken, New Jersey, Wiley.Dutta P. K., Jayasree P. V. Y., Baba V. S. S. N. S. N. (2016) SAR Reduction in the Modeled Human Head for the Mobile Phone Using Different Material Shields. Human­Centric Computing and Information Scien ces. 6 (3).Dutta P. K., Jayasree P. V. Y., Baba V. S. S. N. S. N. (2016) SAR Reduction in the Modeled Human Head for the Mobile Phone Using Different Material Shields. Human­Centric Computing and Information Scien ces. 6 (3).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.