Оценка производительности микрополосковых антенн систем 5G и подходы к снижению коэффициента удельного поглощения головой человека электромагнитного излучения на частоте 38 ГГц

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.

1. Yazbek K., Hassan A. (2018) Antennas and Wave Propagation. Damask, Syrian Virtual University.

2. Yadava R. L. (2022) Antennas and Wave Propagation. Delhi, PHI Learning Private Limited.

3. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. (2018) Microstrip Patch Antennas (2nd ed.).

4. Patil V. L. (2021) Electromagnetic Waves in Communication. Chronological Developments of Wireless Radio Systems before World War II. Singapore, Springer. 19–32.

5. Zhang M., Alden A. (2011) Calculation of Whole-Body SAR from a 100 MHz Dipole Antenna. Progress in Electromagnetics Research. 119, 133–153.

6. 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).

7. 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.

8. 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.

9. Ahmed A. M. (2018) Specific Absorption Rate (SAR) Simulated for Square Patch Antenna of Head Tissues. Engineering and Technology Journal. 36 (5), 509–513.

10. 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.

11. Garg R. (2001) Microstrip Antenna Design Handbook. Boston MA, Artech House.

12. Volakis J. L. (2007) Fundamentals of Antennas, Arrays, and Mobile Communications. In Antenna Engin eering Handbook. New York, McGraw-Hill. 13–14.

13. Balanis C. (2005) Antenna Theory. Hoboken, New Jersey, Wiley.

14. 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).