Uproszczony model ludzkiego ciała do symulacji komputerowych anten nasobnych

• Autorzy: Januszkiewicz Ł. , Hausman S.

Warianty tytułu

EN

Simplified human body model for wearable antenna simulation

• Konferencja: Krajowa Konferencja Elektroniki (12 ; 10-13.06.2013 ; Darłówko Wschodnie ; Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Projektowanie i optymalizacja systemów radiokomunikacyjnych pracujących w bliskości ciała człowieka, w tym projektowanie anten (tzw. anten nasobnych), wymaga korzystania z komputerowych symulacji oraz pomiarów w kontrolowanym środowisku. Komercyjnie są dostępne antropomorficzne komputerowe modele wielotkankowe (heterogeniczne) ludzkiego ciała, takie jak „NMR Hershey”, wykorzystywane do obliczeń elektromagnetycznych, np. metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu. Takie modele są jednak stosunkowo kosztowne, a ponadto nie mają bezpośredniego odpowiednika w formie fantomów umożliwiających wykonanie pomiarów, co powoduje, że wyniki symulacji są trudne do weryfikacji eksperymentalnej. W artykule przedstawiono uproszczony model komputerowy odwzorowujący właściwości elektromagnetyczne ludzkiego ciała w zakresie fal decymetrowych, przeznaczony do symulacji komputerowych oraz pomiarów anten nasobnych. W odróżnieniu od modeli heterogenicznych, opracowany model homogeniczny jest wprawdzie mniej dokładnym odwzorowaniem ludzkiego ciała, ale jest łatwy do wykonania w formie fizycznej oraz zamodelowania w programach komputerowych.

EN

Due to the complexity of both geometry and electromagnetic properties of the human body, design and optimization of radio communication systems which operate in its proximity is a process involving advanced computer simulation and measurement techniques. It is particularly challenging for wearable antenna design as antenna parameters (such as radiation patterns) are strongly modified by the presence of human body. Numerous heterogeneous anthropomorphic phantoms are commercially available (e.g. broadly used “NMR Hershey”) for various simulation methods and software. Nevertheless, those models are expensive and do not have direct physical representations for empirical verification. In the paper a simplified model of human body for simulation and measurements of wearable antennas is presented. It is less accurate than heterogeneous models but it may be easily created in any computer electromagnetic simulation software. It can be also easily implemented as a phantom for measurement purposes.

Słowa kluczowe

PL

antena nasobna; model antropomorficzny; modele ciała walcowe; metoda różnic skończonych w dziedzinie czasu; FDTD

EN

wearable antenna; anthropomorphic model; cylindrical body model; finite difference time domain method; FDTD

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 54, nr 9
• Strony: 61--63
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Januszkiewicz Ł.

• Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki

autor

Hausman S.

• Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki

Bibliografia

• [1] XFDTD 7.3 Reference Manual, Remcom Inc., State College, PA USA.
• [2] A. Christ et al., „The virtual family: development of surface-based anatomical models of two adults and two children for dosimetric simulations", Phys. Med. Biol. 55, N23-N38. (doi: 10.1088/0031-9155/55/2/N01), 2009.
• [3] S. Voelter, “Anatomical human dataset”, http://www.vr-laboratory.com.
• [4] Y. Uno, K. Saito, M. Takahashi, K. Ito, “Structure of cylindrical tissue- equivalent phantom for medical applications", Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), 2010 International Conference, vol., no., pp. 406,409, 20-24 Sept. 2010.
• [5] C95.3.2002, „Recommended Practice for Measurements and Computations with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 100kHz to 300GHz”, IEEE Standards and Coordinating Committee 28 on Non-Ionizing Radiation Hazards, April 2002.
• [6] Y. Rahmat-Samii, “Wearable and Implantable Antennas in Body-Centric Communications”, Antennas and Propagation, EuCAP 2007, pp. 1-5.
• [7] Australian Communications Authority - Radiocommunications, „Electromagnetic Radiation - Human Exposure”, 2003.
• [8] L. Januszkiewicz, S. Hausman, T. Kacprzak, M. Michalak, J. Bilska, I. Krucinska, “Textile body-worn exponentially tapered Vee antenna”, Microwaves, Radar and Wireless Communications, 2008. MIKON 2008. 17th International Conference on, vol., no., pp. 1,4, 19-21 May 2008.