Research on Biomedical Engineering
https://rbejournal.org/article/5889fb715d01231a018b4627
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Original Article

Simulações da SAR na cabeça e antenas planares para telefones móveis

SAR simulations and planar antennas for mobile phones

Sales, A. A.; Fernández, C. R.; Bonadiman, M.

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Resumo

A Taxa de Absorção Específica (SAR) na cabeça dos usuá rios de telefones móveis é simulada utilizando o método das Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD) quan do antenas tipo monopolo convencionais e quando antenas diretivas planares são utilizadas. São também resumidos o projeto de antenas tipo patch retangular em microstrip, suas características de desempenho esperadas e medidas são apresentadas. São calculados entre outros, a taxa de onda estacionária e a largura de banda simuladas no software Ensemble®, o diagrama de irradiação no plano horizontal e o campo na região próxima, calculado em simulação em três dimensões - 3D com algoritmo baseado em FDTD. Medidas da Taxa de Onda Estacionária VSWR e dos diagramas de irradiação horizontal são mostradas. Verifica-se uma exce lente correlação entre os resultados das medidas e os obti dos com o método FDTD em simulações com plano de terra finito e sem aterramento efetivo. Observa-se que este tipo de antena pode ser utilizado em uma nova geração de telefo nes móveis, constituindo-se em uma alternativa convenien te para melhorar o desempenho destes transceptores, dimi nuindo também os riscos à saúde dos usuários. Palavras-chaves: Antenas planares, Efeitos biológicos dos campos eletromagnéticos, FDTD – Diferenças Finitas no Domínio do Tempo, SAR, Telefonia celular.

Palavras-chave

Antenas planares, Efeitos biológicos dos campos eletromagnéticos, FDTD – Diferenças Finitas no Domínio do Tempo, SAR, Telefonia celular.

Abstract

The thermal and the non-thermal effects of the Non-Ionizing Radiation (NIR) are briefly described. The Specific Absorption Rate (SAR) in the head of mobile phone users is simulated using the Finite Difference Time Domain (FDTD) method in three dimensions (3D) when conventional monopole and planar antennas are employed. The performance simulation of microstrip rectangular patch antennas, as well as its predicted and measured results are presented. The software Ensemble     is used to estimate the antenna voltage standing wave ratio (VSWR) and its bandwidth. An algorithm based in 3D FDTD is developed to model the radiation pattern in the horizontal plane and the electric field in the Fresnel region. Measured VSWR as well as horizontal radiation pattern are shown. It can be seen that there is a strong correlation between the measured and the FDTD simulated results when the ground plane is finite and when it is not effectively grounded. This type of antenna may be of great interest in a new generation of mobile phones, improving its performance, reducing the battery drain and the SAR in the user’s head.

Keywords

Biological effects of electromagnetic fields, FDTD – Finite Difference Time Domain, Mobile phone, Planar antennas, SAR.
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