《天線對人體電磁輻射與耦合問題的高效算法研究》是依託江蘇師範大學，由趙雷擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：天線對人體電磁輻射與耦合問題的高效算法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙雷
- 依託單位：江蘇師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
天線對人體電磁輻射評估是二十多年來重要研究課題。本課題研究目的是發展一種基於物理特性的區域分解算法，發展混合電磁建模理論，實現人體組織比吸收率（SAR）的快速評估。該方法將問題分為包含天線的源區和包含人體模型的散射區,分別採用合適的快速算法進行電磁建模，兩區之間的電磁耦合通過疊代過程來實現。該方法有記憶體需求小,可並行化,收斂快的優點。本項目擬研究：（1）NFM/MoM混合算法，發展多層非規則介質目標電磁散射問題的零場法（NFM），實現對SAM人頭模型SAR快速準確評估；（2）非均勻介質體帶緩衝區的分區疊代快速算法,實現對真實人體組織模型SAR的快速分析；（3）發展新的多重格線和自適應算法，更加快速和有效地求解矩量法中的大型線性方程組。本項目將利用數學中的新算法，發展快速高效的混合算法理論，開發天線對人體電磁輻射快速評估軟體模組，並採用並行技術進行加速。
結題摘要
天線對人體電磁輻射評估是二十多年來重要研究課題。本項目圍繞天線對人體電磁輻射快速、精確評估問題，開展了基於CG-FFT的矩量法及並行技術研究、高解析度的人頭模型電磁建模及其比吸收率（SAR）快速計算方法研究、基於混合格線的時域間斷伽遼金（DGTD）算法及其並行技術研究。同時開展了套用於基站的寬頻雙極化全向天線、基於人工表面等離子激源的寬頻濾波器以及Fano共振等方面的研究與設計工作。具體內容有： （1）高解析度的中國人頭電磁模型（CMODEL）研究與開發 開發了高解析度的中國人頭電磁模型, 該人頭模型具有0.16*0.16*0.25mm 的解析度，有49 中不同組織，模型採用Voxel 格式的數據格式，該模型為精確評估電磁波對人腦組織電磁輻射問題提供了基礎條件。 (2)基於真實人頭模型的比吸收率（SAR）的快速算法研究 為充分利用HUGO、CMODEL等真實人頭模型的Voxel數據格式的性質，研究了基於CG-FFT的矩量法以及並行處理技術；混合格線技術是分析複雜目標電磁問題的強有力工具，開展了基於混合格線技術的DGTD 算法研究；研究包括CPU/GPU混合架構計算機平台上並行DGTD方法，實現DGTD算法混合架構計算平台的任務均衡分配，提高並行效率。 （3）波連線埠的DGTD 算法模型及參數提取 針對天線對人體電磁輻射問題中天線連線埠激勵問題，開展了DGTD算法的波連線埠激勵及參數提取問題研究。針對均勻波連線埠問題，研究波連線埠邊界條件（WPBC）的DGTD算法電磁模型，並提出了基於輔助函式的快速算法，實現波連線埠分析中卷積的快速運算；針對非均勻波連線埠問題，提出了基於總場/散射場的DGTD算法模型和連線埠參數提取方法，實現非均勻波連線埠問題的時域有效快速仿真。 （4）寬頻天線、寬頻帶通濾波器以及Fano共振等問題的研究與設計 研究設計了用於基站、WLAN的寬頻雙極化全向天線；基於人工表面等離子激源的寬頻帶通濾波器，所提出的濾波器具有低損耗、高傳輸和寬頻帶的優異性能，並給出了該濾波器的傳輸線模型；基於等離激元結構的Fano共振問題研究，在紅外波段、太赫茲波段實現了對高階Fano共振的主動調諧。
