Модель поглощения электромагнитного излучения СВЧ-диапазона биологическими тканями

Abstract

В статье описана модель поглощения электромагнитной энергии радиочастотного диапазона биологическими тканями. Рассмотрены проблемы моделирования взаимодействия излучения СВЧ-диапазона и биологических тканей, представленных в виде многослойных структур. Разработаны модели полосковых излучателей для шести поддиапазонов, перекрывающих диапазон 500–3500 МГц. Модель биологической ткани разработана на основе изображения магниторезонансной томографии, что позволяет проводить моделирование в условиях, приближенным к реальным. На основании разработанных моделей приемопередатчиков и биоткани созданы модели, позволяющие провести анализ поглощения электромагнитной энергии в ближней и дальней зоне передатчика. Из результатов моделирования в ближней зоне видно, что имеются определенные максимумы поглощения на частотах 750, 938, 1250 и 1357 МГц. Исходя из результатов моделирования в дальней зоне можно отметить, что в диапазоне 750–1000 МГц не наблюдается пик поглощения на частоте 938 МГц. Также в результате моделирования зафиксировано уменьшение величины поглощения, начиная с частоты 750 МГц. Отсутствие пика поглощения также наблюдается и в районе частоты 1357 МГц. В диапазоне 2,5–3 ГГц как в ближней, так и в дальней зонах наблюдается практически линейное уменьшение величины поглощения. При анализе влияния размеров структур на поглощение электромагнитной энергии в биологических тканях было обнаружено, что характер изменения величины поглощения является нелинейной величиной. В диапазоне 0,5–2 ГГц наблюдается как увеличение, так и уменьшение поглощения при утолщении или утончении слоев. Также необходимо отметить, что при увеличении размеров каждого слоя на 10 % наблюдается пик поглощения в районе частоты 1156 МГц. Для диапазона 2–3,5 ГГц не наблюдается значительных изменений формы графика при изменении толщины слоев.