HFSS的5G通讯天线对人眼辐射问题仿真与分析(2)
1.2 人眼模型研究背景及意义
如今，移动通信正在潜移默化地改变着人们的生活，人们越来越离不开通讯设备，但移动设备并不完全安全，它所产生的电磁辐射将给人们的健康造成一定的危害，尤其是手机辐射对人体器官的健康影响逐渐成为人们关心的热点问题.
在电子电路中，交变的电路会向周围的空间放射电磁能，从而形成交变的电磁场. 电磁场对人体会产生两个方面作用：致热效应和非致热效应. 其中致热效应指：当人体暴露在比较强的电磁辐射时，有一部分电磁辐射会反射回空间，剩余的被人体的组织吸收进去，被人体吸收的电磁能量转化为热能.人体中有极性分子和非极性分子.在电场的作用下，极性分子的正电荷和负电荷向相反方向运动，形成极化，该过程会由于摩擦和碰撞产生热能，电磁场的强度越大，转化的热能越多，因而产生热效应. 此外人体所含的水占了人体总量的70% 以上，在受到电磁波辐射之后，水分子相互之间也会产生摩擦，从而引起人体温度升高，最终会导致人体内的器官无法正常工作.
在人体器官中，人眼是与电磁辐射接触最多的器官之一，人眼观看移动设备时间越久，所接受的辐射就越多，而眼睛是人体一个非常必不可少的器官，因此，研究通讯设备对人眼的辐射问题迫在眉睫.
基于人体内的电磁场分布的峰值空间平均SAR值，已经被广泛用于确定电磁辐射是否会对人体的健康产生不良影响. 由于外界磁场的作用，人的体内会产生相应的感应电磁场，人体的各种器官为有耗介质，在电磁场的作用下，体内会产生电流，因而使人体吸收或消耗一部分电磁能量. 在生物剂量学中，常使用比吸收率（SAR）来表示该物理过程.
在本文中，为研究5G通讯天线对人眼辐射的影响，本文采用HFSS仿真软件设计5G通讯天线并在CST中模拟天线对人眼的电磁辐射问题. 本文设计了2种人眼模型，分别为：单层人眼模型及双层人眼模型. 单层模型为一层眼睛组织，双层模型在眼睛组织内部添加了一层视网膜组织. 通过改变天线与人眼模型之间的距离，分别计算其SAR值，比对人体的SAR值标准，确定该天线的电磁辐射是否会对人眼产生危害.
第2章 5G通讯天线理论分析
广泛的来说，天线是一种用来发射或接收无线电波或电磁波的电子器件. 天线的应用范围十分广泛，包括：广播、电视、点对点无线电通信、雷达和太空探索等系统. 天线一般在空气以及外层空间中工作，有的天线也能在水下运行，甚至可以在某些特点的频率下工作于土壤和岩石之中. 从物理学上来说，天线则是一个或多个导体的组合，它会因为所施加的交变电压或者交变电流而产生辐射的电磁场，或者说可以将它放置于电磁场中，由于场的感应而在天线的内部产生交变电流并在终端产生交变电压.
2.1 天线的主要参数
天线的一些主要参数在设计天线的过程中起着至关重要的作用，一般来说，主要通过电路特性以及辐射特性这两种参数来衡量天线的性能.
2.1.1 频带宽度
频带宽度是指手机接收和发射天线都在一定的频率范围内工作[5]. 在天线的工作频段内，天线性能在各个点上稍微有些差异，但都在可以接受的范围之内.
2.1.2 方向图
天线的辐射方向图是指天线发射或接受相对场强度的图形描述.由于天线在空间中辐射电磁波，而电磁波的能量在空间中的分布是不均匀的，因而辐射参量会随着空间的位置而变化，于是我们通过辐射方向图来描绘变化的图形.
2.1.3带宽
天线有效的工作频率范围即为天线的带宽，通常以其谐振频率为中心.天线的带宽越大，说明该天线工作频率范围越大.
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