Full-Wave Simulation of Body Absorption due to Radiated Fields at GHz Frequencies

Carballo-Madrigal, Jose Alberto; Rimolo-Donadio, Renato; Schuster, Christian

Simulación Electromagnética de Absorción de Radiación Electromagnética en el rango GHz

dc.creator	Carballo-Madrigal, Jose Alberto
dc.creator	Rimolo-Donadio, Renato
dc.creator	Schuster, Christian
dc.date	2018-06-29
dc.date.accessioned	2020-09-25T23:12:02Z
dc.date.available	2020-09-25T23:12:02Z
dc.identifier	https://revistas.tec.ac.cr/index.php/tec_marcha/article/view/3634
dc.identifier	10.18845/tm.v31i2.3634
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/2238/11806
dc.description	Exposition of humans to non-ionizing radiation at high frequencies has become ubiquitous due to the higher number of systems operating in that frequency range such as cell phones, wireless networks, and communication systems. The modeling of the impact of this type of radiation is an important issue due to potential short and long-term health effects and for the establishment of regulatory safety limits. From the simulation point of view, this is a challenging task since the wavelengths of interest are much smaller than the typical dimensions of a human body, which leads to the requirement of very fine discretization of the geometrical models and the consequent high demand of computational resources and long execution times.This article studies the feasibility of a full-wave simulation of field absorption at high frequencies, up to 10 GHz, with general purpose numerical methods and geometries with sizes in the order of a human body. Simple geometries are analyzed, assuming the material properties of fresh water for their inner region. Three different methods are evaluated: the finite integration technique (FIT), finite element method (FEM), and method of moments (MoM), to determine the result convergence and required computational resources for each solution. The results show that already at 10 GHz it is difficult to perform the analysis with moderate computational power (up to 64 GB RAM), but some approximations might be exploited since field penetration in that frequency range is mostly limited to the surface region.	en-US
dc.description	La exposición humana a radiaciones no ionizantes en alta frecuencia se ha vuelto común debido a la gran cantidad de sistemas que operan en ese rango, tales como teléfonos celulares, redes inalámbricas de datos y sistemas de comunicación en general. Modelar el impacto de este tipo de radiaciones es importante debido a los potenciales riesgos a la salud humana a corto y largo plazo, así como para la definición de límites de seguridad. Desde la perspectiva de la simulación numérica, esto es una tarea difícil debido a que las longitudes de onda asociadas son mucho más pequeñas que la dimensión típica del cuerpo humano, lo que resulta en un requerimiento de discretización muy fina de los modelos geométricos, con una consecuente alta demanda en los recursos de computación y largos tiempos de ejecución.En este artículo se estudia la factibilidad de realizar simulaciones de onda completa para estimar el campo electromagnético absorbido en alta frecuencia, hasta 10 GHz, con solucionadores numéricos de propósito general y geometrías con tamaños relevantes en relación al tamaño del cuerpo humano. Geometrías simples son analizadas, definiendo las propiedades del agua fresca para su región interna. Tres diferentes métodos son evaluados: el método de integración finita (FIT), el método de elementos finitos (FEM) y el método de los momentos (MoM), con la intención de determinar la convergencia del resultado y los recursos computacionales necesarios en cada caso. Los resultados indican que a 10 GHz se torna difícil realizar dichos análisis con un recurso computacional moderado (hasta 64 GB RAM), pero algunas aproximaciones podrían ser explotadas debido a que la penetración del campo en ese rango de frecuencias esta principalmente acotada a la región cercana a la superficie del objeto.	es-ES
dc.format	application/pdf
dc.language	eng
dc.publisher	Editorial Tecnológica de Costa Rica (entidad editora)	es-ES
dc.relation	https://revistas.tec.ac.cr/index.php/tec_marcha/article/view/3634/pdf
dc.source	Tecnología en marcha Journal; Vol. 31 No. 2: Abril-Junio 2018; 171-182	en-US
dc.source	Revista Tecnología en Marcha; Vol. 31 Núm. 2: Abril-Junio 2018; 171-182	es-ES
dc.source	2215-3241
dc.source	0379-3982
dc.subject	Bioelectromagnetism	en-US
dc.subject	Computational Electromagnetics	en-US
dc.subject	Finite Integration Technique	en-US
dc.subject	Finite Element Method	en-US
dc.subject	Method of Moments	en-US
dc.subject	Specific Absorption Rate.	en-US
dc.subject	Bioelectromagnetismo	es-ES
dc.subject	Electromagnetismo Computacional	es-ES
dc.subject	Método de Elementos Finitos	es-ES
dc.subject	Método de Integración Finita	es-ES
dc.subject	Métodos de los Momentos	es-ES
dc.subject	Tasa de Absorción Específica.	es-ES
dc.title	Full-Wave Simulation of Body Absorption due to Radiated Fields at GHz Frequencies	en-US
dc.title	Simulación Electromagnética de Absorción de Radiación Electromagnética en el rango GHz	es-ES
dc.type	info:eu-repo/semantics/article
dc.type	info:eu-repo/semantics/publishedVersion

Ficheros en el ítem

Ficheros	Tamaño	Formato	Ver
No hay ficheros asociados a este ítem.

Este ítem aparece en la(s) siguiente(s) colección(ones)

Tecnología en Marcha [2043]
Es una revista que se publica por trimestres

Mostrar el registro sencillo del ítem