Details

Цель работы – математически строго оценить, какое электрическое поле создаёт мобильный телефон в непосредственной близости от головы человека, и как это поле связано с удельным коэффициентом поглощения SAR – то есть с той величиной, которая нормируется в международных стандартах. Задачи: 1.Проанализировать литературу, связанную с проблемой безопасности работы мобильных телефонов 2.Получить электродинамическое решение задачи поглощения энергии мобильного телефона в полупроводящей среде Работа проведена на базе Высшей школы прикладной физики и космических технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Были проведены аналитические и численные расчёты распределения удельного коэффициента поглощения (SAR) в биологической ткани вблизи антенны мобильного телефона. Использовались методы математического моделирования: квазистатическое приближение, разложение по полиномам Лежандра, интегралы Зоммерфельда, а также численные методы на языке программирования Python. В результате получены аналитические выражения для SAR в двух геометрических моделях – полупроводящего полупространства и однородной сферы – и установлено, что в нормируемой зоне (SAR > 2 Вт/кг) обе модели дают совпадающие результаты с погрешностью не более 10 –15%, тогда как на больших глубинах сферическая модель физически точнее. Результаты могут быть использованы при проектировании антенных систем мобильных устройств с пониженным уровнем электромагнитного воздействия, а также в учебном процессе при освоении методов расчёта ближних полей и биоэлектромагнетизма. В процессе работы использовались: язык программирования Python 3, библиотеки NumPy и Matplotlib, текстовый редактор Microsoft Word, а также открытые образовательные ресурсы и материалы сети Интернет.

The objective of this work is to rigorously evaluate the electric field produced by a mobile phone in the immediate vicinity of the human head and to establish its relationship with the Specific Absorption Rate (SAR) – the quantity normalised by international standards. Tasks: 1) to analyse the literature related to the safety of mobile phone use; 2) to obtain an electrodynamic solution for the problem of mobile phone energy absorption in a semiconducting medium. The work was carried out at the Higher School of Applied Physics and Space Technologies of Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University. Analytical and numerical calculations of the SAR distribution in biological tissue near a mobile phone antenna were performed. Methods employed include the quasi-static approximation, Legendre polynomial expansion, Sommerfeld integrals, and numerical modelling in Python. As a result, analytical expressions for SAR were derived for two geometric models – a semi-conducting half-space and a homogeneous sphere – and it was established that within the regulated zone (SAR > 2 W/kg) both models yield consistent results with a discrepancy not exceeding 10 15%, while at greater depths the spherical model is physically more accurate. The results can be applied in the design of mobile device antenna systems with reduced electromagnetic exposure levels, and in educational programmes covering near-field calculation methods and bioelectromagnetics. The following tools were used during the work: Python 3 programming language, NumPy and Matplotlib libraries, Microsoft Word text editor, and open educational resources and Internet materials.