2.4 GHz 波段人体磨损剂量计暴露条件的有效分析

选择了四个不同尺寸的室内罩进行实验测量, 其卷是 63 m3 (尺寸 12 x 1.26/3 x 2.45 m), 162 m3 (27.15 x 1.93 x 3.1 m), 57 m3 (9 x 2.56 x 2.47 m) 和 63 m3 (10 x2.56 x 2.47 m)。第一个存储模块的宽度不恒定。在第一和第二个存储模块中, 预定义路径的长度为 12 m。在第三和第四个存储模块中, 预定义路径的长度分别为最大维度, 即9和 10 m。影响疯牛病的一个因素是室内外壳的材料类型, 因为接触导电材料的环境中的暴露水平会增加。具体地说, 我们使用的外壳是由非反光材料组成的。在这种情况下, 疯牛病变得相关, 因为在疯牛病下记录的反射射线比导电材料的情况弱。 在初始阶段获得的结果汇总在图 4中, 它将记录的数据与三 PEMs (一个在后面, 另一个在前面, 第三个位于1米之外) 进行比较, 而用户正向 AP 方向移动. E 字段与辐射源在洛杉矶被磨损的 pem 记录下来的水平非常相似, 在与辐射源相关的1米以外的 pem 记录的位置, 尽管很明显, 与身体接触的 pem 注册了较低的级别7.对于这两种路径, 在阴影区中磨损的 PEMs 所收集的水平比在洛杉矶穿的和不穿的 PEMs 收集到的数据要低。 PEMs 在每个位置记录的 E 字段级别在两个路径中都非常相似, 但存在一些差异。考虑到远离 AP 的路径, 有限差分时域 (FDTD) 分析表明, 入射波可以在身体使用者周围弯曲, 到达相反一侧磨损的 pem, 甚至在1米以外的 pem, 在那里疯牛病较弱。这种效应在室内环境中更为重要, 因为身体的阴影区域很小。这就是为什么 PEMs 所记录的数据在两条路径中与用户距离1米的原因类似于暴露的条件。 对于磨损的 PEMs, 耦合体的影响会导致 PEM 辐射模式 (RD) 的失真, 随后影响记录的数据。然而, 由于在洛杉矶的 PEMs 的记录数据往往相似, 但低于记录的数据由 PEMs 位于1米远, 它可以得出结论, 在洛杉矶的情况下, 人体有一个微不足道的影响相比, 由于疯牛病的扭曲。 如图 4所示, 在所有 PEM 位置中, 电子字段级别对 AP 的路径趋于较低, 用户位置位于辐射源的正面。在 GHz 范围内, 整个人体内的 sar (sarWB) 在正面入射平面波下略高, 因为人的形态学: 较大的皮肤面积和粗糙的表面 (脚趾、脚、下巴、脸部) 都包含在身体的正面。电子场可以有效地影响这些小体部分, 它们是 GHz 范围17中典型的峰值 SAR 位置。 AP 的传输是不连续的, 因此 PEMs 中的许多记录级别都没有达到较低的灵敏度阈值, 而非检测的数量变得太大。被视为可接受的未检测百分比低于 60%, 替换可能是可接受的, 如 Helsel18所解释的那样。尽管在图 4中显示的结果中, 未检测到的最大数目是 50%, 接近接受级别 60%, 但与 AP 的测试是可靠的, 足以确认 1 m 是避免疯牛病的最佳距离。 因此, PEM 位于离用户1米处的位置是最佳的, 可以记录可靠的暴露在电子场上的水平, 不受身体影响所造成的低估的影响。考虑到这些考虑因素, 在四个选定的环境中, 在水平和垂直偏振中进行了测量, 并遵循了上一节中描述的方法: 两个 PEMs, 一个由用户佩戴, 在NLoS, 第二个位于1米以外的用户和在洛杉矶与辐射源。 图 5和图 6显示第一个和第二个存储模块中的 E 字段级别, 以半对数刻度和两个偏振沿路径指向由锥天线和信号发生器组成的辐射源。疯牛病的低估直接取决于环境的大小: 在第二个外壳中低估的程度更大, 而在室外, 而不是室内的外壳中, 效果更大。值得注意的是, 由于主辐射源的偏振类型影响了疯牛病的影响程度, 因此疯牛病的低估比水平极化大。为了避免在阴影情况下没有对记录的数据进行进一步处理的情况下的高数量的检测, 两个偏振中的测量都在第二个机箱中以 25 dBm (316.12 兆瓦) 的传输功率重复。图 6将偏振中的 rescaled 度量值显示为 20 dB, 并以半对数刻度来感知阴影情况下的 E 场级别。在水平极化的情况下, 尽管在垂直极化中, 这种非检测已被避免, 但百分比仍然相当可观。 在测试条件下的所有外壳中都进行了两偏振的测量。图 5显示了第一个存储模块的结果, 阴影数据在两个偏振中都相似。但是, 从第二个存储模块的结果中, 最大一个 (如图 6所示), 两个偏振中的阴影数据的差异比图 5更显著。 为了量化每个存储模块中两个偏振中的阴影数据的差异,表 2提供了偏振因子 (PF), 该系数与两个偏振中的非阴影和阴影数据的比率之间的比值有关, 如 (1) 所示: (1) 从表 2可以推断, 存储模块越大, 在非阴影和阴影数据之间发现垂直极化的差异就越大。这项研究的结果表明, 垂直极化比水平极化有更显著的低估, 因为对于2100兆赫左右的频率, 四肢和头部/躯干的局部 SAR 的垂直偏振度较高, 处于站立位置, 当波浪撞击身体从前面或后面17。此外, 用户与波长相比并不小, 因此垂直极化在入射波24的吸收方面处于最坏的水平。当人体的主轴与电场矢量平行时 (当锥天线的极化垂直时发生), 人体的特定吸收率 (SAR) 达到最大值19。理论上, 垂直极化波在很大程度上被人体屏蔽, 与水平极化波相比。这是由于在垂直极化中, E 场振荡平行于佩戴者的长轴8。由于天线的极化是疯牛病中的一个关键因素, 所以正确的极化是垂直的, 以便检测用户存在对磨损的 PEM 和 NLoS20的测量的最大影响。 在测试条件下的四存储模块中获得的暴露级别以半对数刻度显示在图 7中。仿真结果与预定义路线的每一点的测量一起显示, 表明两种数据类型在与辐射源的距离上有相同的变化。 表 3分别汇总了测量的和模拟的电子字段级别。对于每个室内外壳, 提供平均值、标准偏差和最大值和最小数值。值得注意的是实验和模拟数据的统计值之间的相似性。通过柯尔莫哥洛夫斯米尔诺夫 (KS) 测试获得的p值, 也检查了每对实验和模拟数据系列之间的相似性。p 值显示在表 3中。p-值总是大于0.05 的意义级别, 因此每对实验数据系列和模拟序列之间有足够的匹配。此外, 还通过 KS 测试确定了每个系列的累积分布函数 (偏振), 无论是实验还是模拟, 都始终遵循对数正态分布的统计分布。 图 7显示了用于测试的室内外壳中测量和模拟的数据, 以及是否符合基于 ICNIRP 的欧洲立法规定的阈值, 这构成了目前许多暴露标准的基础。在全球范围内适用于一般、国内和职业环境。就一般人口而言, 在 2.4 GHz 频率下接触非电离辐射的限制为61伏/米。在 ICNIRP 中建立的61伏/米的价值不是人类暴露的限制性最高的限制。其他标准存在于世界各地: 在北美, IEEE 建立了限制性限制: 66.7 伏/米为不受控制的环境, 相当于一般公众在 ICNIRP。此外, 东欧也存在限制性更强的规定, 如俄罗斯的情况, 即对一般人口的严格限制为3.14 伏/米。在图 7中, 与 ICNIRP 阈值相比较的测量不受 PEM 的不确定性的影响, 这在提取的结论中提供了有关法规遵从性的可靠性。 图 1: 在实验期间 PEMs 的位置. 图 2: 预定义的控制测试路径, 朝向和远离辐射源, 以及三剂量计的位置. 图 3: 在四机箱中对辐射源和剂量计的位置执行的测量的预定义路径.显示第一和第二个机箱内测试区域的长度, 12 m。 图 4: CDFs 三 PEMs 在不同位置的结果.结果显示1米远, 在洛杉矶的用户佩戴, 并佩戴的用户在 NLoS 为两个预定义的路径-朝向和远离辐射源。 图 5: 在 63 m3第一个存储模块中获得的实验数据.数据显示为 (a) 垂直和 (b) 水平极化, 与和没有身体影响, 以100兆瓦的传输力量。这些数据显示在用户向源方向走的时候, PEM 记录的样本数的函数。结果以半对数刻度显示。 图 6: 在 162 m 中获得的实验数据3第二个存储模块。数据显示为 (a) 垂直和 (b) 水平极化, 具有和不具身体影响, 传输功率为 25 dbm (316.12 兆瓦), rescaled 为 20 dbm (100 兆瓦)。数据显示为由 PEM 记录的样本数的函数, 而用户正向源方向走。结果以半对数刻度显示。 图 7: 测量和模拟垂直极化的 E 场的水平.级别 (a) 首先显示 (63 m3), (b) 第二个 (162 m3), (c) 第三个 (57 m3) 和 (d) 第四 (63 m3) 存储模块。这些水平显示为一般人口和 2.4 GHz 波段的61伏/米 ICNIRP 暴露限制百分比的函数。数据显示为由 PEM 记录的样本数的函数, 而用户正向源方向走。 材料 电导 率 相对 (S/米) 介电常数 天花板–纸板 0.001 2。5 地板–大理石 0.00022 7 侧壁 0.005 3 金属 100 3 玻璃 1E-10 6 木材 0.0006 2 表 1: 模拟中使用的电磁参数。 外壳 体积 极化 (m3) 因素 1 63 1.0635 2 162 1.3325 3 57 1.0235 4 63 1.0590 表 2:每个存储模块的极化系数, 计算为非阴影数据和阴影的方法之间的关系.外壳的大小被表明。 外壳 大小 平均值 (V/米) 性病 (V/米) 最大 (V/米) 最小 (V/米) p 值 p 值 (m3) 进出口 Sim 进出口 Sim 进出口 Sim 进出口 Sim PolV PolH 1 63 0.27 0.29 0.17 0.22 1.45 1.36 0.05 0.05 0.7296 0.8924 2 162 0.22 0.24 0。2 0.23 1.47 1.41 0.05 0.05 0.4579 0.3802 3 57 0.25 0.26 0.15 0.17 1.18 0。9 0.05 0.05 0.3740 0.3452 4 63 0.23 0.25 0.20 0.21 1.24 1.18 0.05 0.05 0.4679 0.4263 表 3:主要统计值的实验和模拟结果在四罩下的测试条件下, 垂直和水平极化.外壳的大小被表明。