^XFdtd® 三维电磁仿真软件

随着毫米波（MMW）技术，尤其是第五代（5G）设备的发展，迫切需要建立全面的眼部组织电磁（EM）模型，以准确了解和描述电磁暴露条件。本研究采用数值建模来研究微波与角膜之间的相互作用，旨在描述解剖学上精确的眼部模型中的电磁场分布和吸收情况，同时考虑睫毛的影响。利用有限差分时域（FDTD）方法，我们模拟了 20.0 至 100.0 GHz 电磁辐射与人眼模型的相互作用。此外，我们还采用基于有限差分 (FD) 方法的方案，利用 XFdtd 中的热传感器分析了眼球模型内温度分布的增加情况。我们的研究结果表明，电磁场的分布并不均匀，尤其是在邻近睫毛和眼睑的角膜区域。尽管电磁场模式相似，但有无睫毛对温差的影响微乎其微。不过，研究强调了眼睑表皮在 100.0 GHz 时对辐射的吸收增加，从而降低了角膜温度的上升。

Foroughimehr N, Vilagosh Z, Yavari A, 木材 答：睫毛对毫米波照射下角膜电场分布和吸收功率密度的影响。 生物电磁学, 1-12 (2024)

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由于第五代无线通信系统在全球的普及，28 GHz 毫米波的应用非常普遍。它的热效应是一个主要因素，有可能对暴露在毫米波下的身体部位造成疼痛和组织损伤。然而，这种热感觉的阈值，即皮肤温度与基线相比发生变化的程度，即对毫米波的热效应产生第一次主观反应的阈值，仍不清楚。在此，我们研究了暴露于毫米波时的热感阈值并评估了其可靠性。20 名健康成年人的左手中指指尖暴露在 28 GHz 毫米波下，天线输入功率分为五个等级：0.2、1.1、1.6、2.1 和 3.4 W（入射功率密度：27-399 mW/cm2 ）。²).为了评估阈值的可靠性，在同一天重复测量两次。类内相关系数（ICC）和布兰-阿特曼分析分别被用作相对可靠性和绝对可靠性的代表。在每个暴露水平的两次测试中，感知到某种感觉的参与者人数也被计为感知率。126-399 mW/cm2 的平均热感阈值在 0.9°C-1.0°C 之间。²条件下的平均热感阈值在 0.9°C-1.0°C 之间，而在 27 mW/cm 2²条件下为 0.2°C。27 和 126 毫瓦/厘米 2 条件下阈值的 ICCs²的 ICC 值分别为较差和一般，而较高暴露水平下的 ICC 值为中等至较大。除了在 191 mW/cm 2 条件下的比例偏差外，在 27 和 126 mW/cm 2 条件下的 ICC 分别为较差和一般。²条件下存在比例偏差外，没有固定偏差。在 399 毫瓦/厘米 2 条件下，所有参与者都能感觉到热感。²的情况下，所有参与者都能感受到热感，而且随着照射水平的降低，感受率也逐渐降低。重要的是，三分之二的受试者回答说，在 27 mW/cm 2 条件下，他们在两次或其中一次测试中都感受到了热感。²时，尽管温度升高较低，但仍有三分之二的受试者回答在两次或一次测试中都感受到了热感。这些结果表明，热感觉阈值约为 1.0°C，在不同的暴露水平下是一致的，而其可靠性则随着暴露水平的提高而增加。此外，由于人类感知的特性，对热感觉的感知可能本身就模糊不清。

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研究项目越来越多地采用 7 T 的平行传输磁共振成像技术，该技术可提供更高的信噪比和新的对比度。然而，为确保扫描安全，需要仔细考虑体内磁场的相互作用。物理上灵活的人体线圈的最新进展使得高场腹部成像成为可能，但需要进一步探讨可变性增加对能量沉积的影响。本研究旨在评估受试者的几何形状、呼吸相位和线圈定位对比值吸收率（SAR）的影响。十名健康受试者（体重指数 [BMI] = 25 ± 5 kg m-2）在呼气屏气时接受扫描（3 T），并使用图像生成身体模型。其中七名受试者在吸气时也进行了扫描。首先对线圈和人体模型的简化进行了探讨，然后使用腹部上方的典型八通道平行发射线圈进行了有限差分时域模拟。模拟生成了 100,000 个相位设置的 10 g 平均 SAR (SAR10g) 图，并使用三角函数最大化确定了最坏情况下的 10 g 平均 SAR (wocSAR10g)。在每个通道输入功率为 1 W 的情况下，10 个受试者的平均最大 SAR10g 为 1.77 W kg-1。热点总是靠近体表，靠近肌肉壁边界。10 名受试者的 wocSAR10g 在 2.3 到 3.2 W kg-1 之间，与脂肪体积百分比（R = 8）和体重指数（BMI）（R = 0.6）成反比。受试者几何形状、呼吸相位和现实线圈重新定位的变化导致的 SAR10g 变异系数值分别为 12%、4% 和 12%。这项研究发现，现实线圈重新定位导致的变异性与腹部成像中不同健康受试者几何形状导致的变异性相似。这一点非常重要，因为它表明，在设定腹部成像的安全阈值时，基于人群的建模可能比个体建模更有用。

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这项理论研究介绍了用于 1.5 T 磁共振成像（MRI）的新型双通道横向射频（RF）表面线圈的设计和分析/数值优化。该研究探索了一种一排两个通道、射频线圈空间方向一致的平面设置，旨在解决单通道横向射频线圈的一个常见设计缺陷：沿射频场方向的视场（FOV）减小。这种设计的一大挑战是如何有效地解耦两组横向射频线圈，以防止相互干扰。我们的建模方法集成了细线理论建模、条状导体线圈的磁静力计算及其全波电磁仿真。在 64 MHz 频率下的主要研究结果表明，双通道射频线圈之间的战略性几何位置以及单个射频线圈设计中引入的几何不对称确实能最大限度地减少互感，为有效的双通道磁共振成像应用铺平了道路。这种去耦方法允许增强 FOV，为开发优化的双通道横向场射频线圈配置提供了理论框架。目前的设计已通过 64 MHz（1H，1.5 T）全波数值研究进行了验证，并有可能扩展到更低或更高的频率，在后一种情况下需要考虑有损样本的存在。

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研究射频辐射对角膜健康影响的重要性怎么强调都不为过。为了满足这一需求，本研究利用数学模拟方法研究了角膜对毫米波（mmW）和太赫兹（THz）波的吸收情况，同时考虑了正常和病理情况。

Foroughimehr N、Vilagosh Z、Yavari A、Wood A. 毫米波和太赫兹辐射对干眼症的影响：使用 XFdtd 的有限差分时域 (FDTD) 计算模拟。传感器。2023; 23(13):5853. 

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本文内容是作者之前研究的延续。为了实现局部放电检测近场磁场探头在开关柜中的合理布局，本文模拟分析了开关柜内部结构对局部放电产生的电磁波信号近场传播特性的影响，确定了近场探头在开关柜中的安装位置。首先，分析了电磁波信号在开关柜不同介质中的传播特性，并建立了开关柜模型。然后，基于有限差分时域法，模拟了开关柜中不同设备对局部放电电磁波信号近场传播的影响。仿真结果表明，电流互感器、绝缘子、母线和柜体都明显衰减了局部放电产生的近场电磁波信号的幅值，绝缘子造成了明显的信号畸变。最后确定近场探头可安装在开关柜底板附近的内壁或右侧壁上。

Suo C, Zhao J, Wang L, Xu Z, Luo R, He M, Zhang W. 开关设备中局部放电电磁波信号的近场传播特性研究。能源。2023; 16(8):3372. 

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PEDOT 聚合物电极是一种无金属电极，由丙烯酸酯（牙科复合材料）和导电聚合物聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）组成。电极以凝胶状涂抹在皮肤上，并用蓝光固化 10-20 秒，以实现与皮肤的导电粘合。电极与由纺织骨架和 PEDOT:PSS 组成的聚合物电缆结合使用。为了在不同条件下测试这种新型电极和电缆，我们设计了两种应力测试：在磁共振成像（MRI）过程中在头部模型内进行高灵敏度温度记录，以及在高湿度气候箱内进行长期稳定性测试。为了研究 PEDOT 聚合物电极在强磁场（3 特斯拉）中的物理行为，我们在磁共振断层成像仪中将 PEDOT 聚合物电极连接到一个琼脂糖头部模型上，进行图像序列分析。磁共振安全温度传感器被放置在附近，以测量可能的加热效应。与金属电缆相比，如果将电极与导电纺织电缆结合使用，几乎不会观察到温度升高。此外，电极在气候箱内连续 4 天显示出稳定的阻抗值。这些结果为测试 PEDOT 聚合物电极作为核磁共振成像过程中的生物信号记录电极铺平了道路，特别是在心脏核磁共振成像和结合功能核磁共振成像的脑电图（EEG-fMRI）中。

de Camp, N.V., Bergeler, J. & Seifert, F. PEDOT 聚合物电极在磁共振成像和气候室长期测试中的物理行为。Sci Rep13, 5826 (2023). 

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本文提出了利用深度学习的人体电磁波吸收替代模型。特别是，有限差分时域分析的一系列数据使得训练卷积神经网络（CNN）成为可能，以恢复 3.5 GHz 频率下人体头部横截面区域的平均和最大功率密度。所开发的方法可以快速确定整个头部和眼球区域的平均和最大功率密度。这种方法得出的结果与基于麦克斯韦方程的方法得出的结果相似。

Di Barba P, Januszkiewicz Ł, Kawecki J, Mognaschi ME.人体头部的电磁波吸收：基于深度学习模型的虚拟传感器。传感器。2023; 23(6):3131. 

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太赫兹频率电磁辐射（THz）生产技术的进步使人们对探索可能的应用越来越感兴趣。新的应用将不可避免地增加人类与太赫兹辐射的偶然交互。鉴于太赫兹辐射的波长与头发和汗腺等皮肤结构的尺寸处于同一数量级，这些结构之间相互作用的可能性令人感兴趣。我们利用 0.45 太赫兹的远场激励，通过有限差分时域（FDTD）模拟对这种相互作用进行了研究。没有检测到类似天线的效应。由于头发和汗腺导管的反应性近场效应，发现比吸收率（SAR）增加的区域分别为 0.01-0.05 毫米和 0.001-0.002 毫米。使用未缠绕的汗腺导管进行模拟得出的穿透模式与螺旋结构相同，表明螺旋结构对太赫兹辐射在皮肤中的传播没有影响。

Vilagosh Z, Foroughimehr N, Lajevardipour A, Wood AW.0.45 太赫兹下汗腺导管和毛发的 FDTD 仿真。Dermato.2023; 3(1):69-84. 

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无线胶囊内窥镜可捕捉和传输人体胃肠道的图像，用于医学诊断。胶囊的定位功能可精确识别检查过程中发现的病变区域。天线是内窥镜胶囊的一个重要元件，用于传输包含消化系统内部记录图像的信号。天线参数也会影响根据接收信号分析确定胶囊内窥镜位置的算法的性能。本文介绍了用于内窥镜胶囊的之字形保形天线。它在模拟和组织模拟液体中都进行了检验。然后将其应用于基于接收信号相位差分析的改进型定位系统。在这种新方法中，算法从预定义集合中选择五个外部接收器，并使用人体模型介电常数的自适应估计。该定位算法通过计算机模拟进行了验证。模拟中使用了 Remcom XFdtd 软件以及简化和异质人体模型。与前一版本的算法相比，使用自动选择外部接收器和拟议天线的技术提高了约 15%的定位精度。

Oleksy P, Januszkiewicz Ł.使用接收器选择算法和改良胶囊天线的无线胶囊内窥镜定位。电子学。2023; 12(4):784. 

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本文介绍了屏蔽 3.5 GHz 频段第五代发射机电磁场的结构的设计过程。该项目的目的是限制眼区的功率密度。因此，该结构由导电线组成一个对光线半透明的网格。设计采用有限差分时域法和基于进化的优化方法进行计算机模拟。为了减少模拟所需的时间，开发了一个简化的面部和眼睛模型。本文介绍的屏蔽结构可以很容易地制作成防护眼镜的形式。计算机模拟结果表明，与无屏蔽情况相比，眼睛区域的功率密度可降低近七倍。

Kawecki J, Januszkiewicz Ł, Di Barba P, Kropidłowski K. Eye Shielding against Electromagnetic Radiation：使用头部缩小模型的优化设计。电子学。2023; 12(2):291. 

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在本文中，作者介绍了电气参数（如导体几何形状和电容器质量）的选择如何影响线圈的整体性能，包括品质因数 Q、空载 Q 与加载 Q 之比以及线圈灵敏度。随后，我们将总结我们的电磁实验室与磁共振制造公司合作，在 0.18-0.55 T 磁共振（MR）临床扫描仪的射频线圈设计、制造和测试领域开展的工作，并将它们分为表面线圈、体积线圈和相控阵线圈。

Giovannetti G、Frijia F、Flori A. 用于低场（0.18-0.55 T）磁共振扫描仪的射频线圈：研究实验室与制造公司的合作经验。电子学》。2022; 11(24):4233. 

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本研究以对电磁波极为敏感的人体角膜与 30 至 100 GHz 范围内的电磁波的相互作用为研究对象，展示了使用不同网格尺寸时 FDTD 计算模拟系统精度的变化。对不同的基本单元尺寸规格方法进行了比较。通过使用平面传感器显示电场分布的细节以及点传感器收集的电场绝对值，确定了计算的准确性。结果发现，手动定义基底单元的大小可以减少模型的大小和计算时间。但是，计算精度会以不可预测的方式降低。结果表明，使用云计算能力在最大限度地缩短计算时间方面发挥了关键作用。

Foroughimehr N, Vilagosh Z, Yavari A, Wood A. The Impact of Base Cell Size Setup on the Finite Difference Time Domain Computational Simulation of Human Cornea Exposed to Millimeter Wave Radiation at Frequency above 30 GHz.传感器。2022; 22(15):5924. 

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毫米波（mmWave）无蜂窝大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）系统结合了毫米波频率的大带宽和无蜂窝系统的更大覆盖范围。然而，为了克服毫米波频率的高路径损耗，用户设备（UE）必须在有意义的方向上形成波束，即指向附近的接入点（AP）。同时，多个 UE 应避免向同一接入点传输，以减少多用户干扰。他们提出了一种干扰感知方法，用于无小区毫米波大规模 MU-MIMO 上行链路中的波束对齐（BA）。在考虑的场景中，AP 执行全数字接收波束成形，而 UE 执行模拟发射波束成形。他们使用商用光线跟踪器中的现实毫米波信道对我们的方法进行了评估，结果表明，与全向传输以及不考虑MU干扰的方法相比，我们提出的方法更具优势。

毫米波用户中心无小区大规模多输入多输出系统中的波束对准 2021 年电气和电子工程师学会全球通信大会（GLOBECOM）2021
S. BuzziCarmen D. AndreaMaria FresiaXiaofeng WuBuzziCarmen D'AndreaMaria FresiaXiaofeng Wu

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中微子波束成形高架阵列（BEACON）是一个计划中的中微子望远镜，旨在探测地球上超高能tau中微子相互作用产生的上行气流的无线电发射。这种探测机制可以测量宇宙中微子的 tau 通量。他们在巴克罗夫特野外站的高海拔地区安装了一台8通道原型仪器，该仪器自2018年起开始运行，由4个双极化天线组成，灵敏度在30-80兆赫之间，其信号经过滤波、放大、数字化，并通过定制的数据采集系统（DAQ）保存到磁盘上。BEACON 原型位于高海拔地区，以最大限度地提高有效容积，并使用定向波束成形触发器，以提高对触发水平人为背景噪声的抑制能力。在此，我们将讨论 BEACON 原型仪器的设计、构造和校准。他们还讨论了仪器观测到的射频环境，并对仪器观测到的事件类型进行了分类，包括一个可能的宇宙射线候选事件。

用于无线电探测高能中微子的干涉触发阵列的设计与性能，《核仪器与物理研究方法》A 部分：加速器、光谱仪、探测器及相关设备 2019 年版

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本文介绍并比较了两种不同的线圈电感估算程序，以实现快速的线圈原型制作过程。第一种方法基于准静态近似计算，可研究射频线圈导体的横截面几何形状如何影响总电感，并可轻松计算各种线圈几何形状。第二种方法使用基于有限差分时域（FDTD）算法的全波数值方法，可以模拟任何复杂几何形状的射频线圈，包括多元件相控阵。与工作台测量结果的比较验证了在宽磁场范围（0.18-7 T）内工作的射频线圈的分析和数值结果。

Giovannetti G, Frijia F, Flori A, Galante A, Rizza C, Alecci M. A Practical Guide to Estimating Coil Inductance for Magnetic Resonance Applications.电子学》。2022; 11(13):1974. 

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本文提出了一种集成了反射器的全纺织双频徽标天线，可应用于物联网可穿戴设备。拟议天线的辐射元件形状模仿西南大学 "Neofit Rilski "的徽标，以便不显眼地集成到配件中。在纺织基板的反面安装了一个反射器，以减少可穿戴天线的辐射，并提高其抵御附近物体负载效应的稳健性。我们制作了两个天线原型，并在自由空间和三种不同物体（人体、笔记本电脑和手提电脑）上进行了测试。此外，在感兴趣的两个频率范围内，辐射效率分别达到了 25% 至 38% 和 62% 至 90%。此外，由于采用了反射器，在 2.4 GHz 和 5.47 GHz 频率下，人体模型中 10 g 重量的平均最大局部比吸收率分别为 0.5182 W/kg 和 0.16379 W/kg。此外，测量活动的结果还收集了实际使用中的体外场景的信号强度指标和数据包丢失情况，表明背包集成天线原型可以形成高质量的体外通信信道。

Atanasova GL, Atanasov BN, Atanasov NT.用于物联网可穿戴设备的全纺织双频标识天线。传感器。2022; 22(12):4516. 

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无线胶囊内窥镜拍摄并发送人体消化道的照片，用于医学诊断。通过胶囊的位置可以准确识别病变区域。这可以通过分析从胶囊接收到的电磁波参数来实现。由于人体是一个复杂的异质环境，会影响无线信号的传播，因此根据接收功率水平确定发射器和接收器之间的距离具有挑战性。本文介绍了一种使用无线信号相位检测算法识别内窥镜胶囊位置的增强方法。对于每个胶囊位置，该技术都使用了人体模型介电常数的自适应估计。该方法通过 Remcom XFdtd 软件中的异质人体数字模型进行了计算机模拟测试，并使用物理模型进行了测量。

Oleksy P, Januszkiewicz Ł.利用相位检测算法和自适应人体模型实现无线胶囊内窥镜定位。传感器。2022; 22(6):2200. 

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Exposures to radiofrequency electromagnetic fields (RF-EMFs, 100 kHz to 6 GHz) have been associated with both positive and negative effects on cognitive behavior. To elucidate the mechanism of RF-EMF interaction, a few studies have examined its impact on neuronal activity and synaptic plasticity. However, there is still a need for additional basic research that further our understanding of the underlying mechanisms of RF-EMFs on the neuronal system. The present study investigated changes in neuronal activity and synaptic transmission following a 60-min exposure to 3.0 GHz RF-EMF at a low dose (specific absorption rate (SAR) < 1 W/kg). The authors showed that RF-EMF exposure decreased the amplitude of action potential (AP), depolarized neuronal resting membrane potential (MP), and increased neuronal excitability and synaptic transmission in cultured primary hippocampal neurons (PHNs). The results show that RF-EMF exposure can alter neuronal activity and highlight that more investigations should be performed to fully explore the RF-EMF effects and mechanisms.

Echchgadda, I.、Cantu, J.C.、Tolstykh, G.P.等人. 暴露于 3.0 GHz 射频电磁场后初级海马神经元兴奋性的变化。Sci Rep12, 3506 (2022). 

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本文展示了 "锡纸帽 "在第五代电信系统中应用于基站辐射时的实际效果。本文介绍了在第五代无线系统中使用的频率下，这些保护装置在屏蔽特性方面的有效性调查结果。研究是在计算机模拟的基础上进行的。Remcom XFdtd 软件利用有限差分时域法和头部数值模型，获得了导电头罩的屏蔽性能数据。研究发现，对于箔片头罩，头部区域功率密度的最大降低系数约为 50%。

Januszkiewicz Ł.应用于 5G 无线系统的导电材料头套屏蔽性能分析》。能源。2021; 14(21):7004. 

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本文介绍了一种适用于第五代无线系统、蜂窝系统和非授权频段的可穿戴四频段天线的优化设计。天线的设计依赖于对适用于天线设计的优化算法的仔细研究。作者提出了一个基准问题来比较不同的优化算法。利用预先计算的数据，他们对优化程序的参数进行了调整，以便在基准问题上获得最佳性能。之后，他们优化了四波段可穿戴天线的几何形状。在优化过程中，使用了 FDTD 方法和简化的人体模型。天线设计通过制造的原型进行了评估。

Januszkiewicz Ł、Barba PD、Kawecki J.利用偶极子基准问题的进化算法调整可穿戴多频带天线的设计优化。电子学》。2021; 10(18):2249. 

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本文的重点是 10.5 特斯拉 (T) 下的人体头部磁共振成像，作者为此构建了一个 8 通道收发器偶极子天线阵列，并评估了同轴馈电电缆的影响。模拟评估了同轴馈电电缆的影响，并就发射磁场 (B1+) 和比吸收率 (SAR) 效率与实际构建的阵列进行了比较。为了研究馈电位置，中心馈电偶极子天线阵列与两个 8 通道端馈电阵列（单极子和套筒天线阵列）进行了比较。用模型模拟的结果表明，与偶极子天线阵列相比，这些阵列的 SAR 效率要高出约 24%。在人体头部模型中，8 通道单极子天线阵列的 SAR 效率比模型低 30.8%。

Woo MK, DelaBarre L, Waks MT, Park YW, Lagore RL, Jungst S, Eryaman Y, Oh S-H, Ugurbil K, Adriany G. Evaluation of 8-Channel Radiative Antenna Arrays for Human Head Imaging at 10.5 Tesla.传感器。2021; 21(18):6000. 

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人们对使用 30 至 90 GHz 频率范围的应用越来越感兴趣，其中包括汽车雷达、5 G 蜂窝网络和无线局域网链接。本研究利用计算模型对 30-90 GHz 脉冲辐射穿透人体耳道和鼓膜的情况进行了研究。

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使用太赫兹（THz）频率辐射的应用将不可避免地导致人体暴露量增加。在 0.45 太赫兹频率下对薄皮肤进行的功率密度和比吸收率（SAR）模拟显示，大部分能量在上棘层被吸收，最大温升在下棘层。在棘层/基底层交界处，有一些区域的 SAR 升幅比当地平均值高出 100%。死亡的角质层可以保护厚皮的下层组织。反射研究表明，锐角和使用偏振入射辐射可增强对糖尿病神经病变的评估。

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针对 10.5 特斯拉下的头部磁共振成像应用，模拟了由八对堆叠环形和偶极子天线组成的十六通道阵列。Remcom XFdtd 用于计算环路和偶极子元件之间的隔离度，该模型带有介质负载，环路和偶极子元件之间的空间不断变化。模拟了环形偶极子阵列组件的候选元件配置和头型介质模型。

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当我们驾驶汽车时，外部天线被车身静电屏蔽，乘客不会受到影响。而骑摩托车时则没有这种屏蔽，因此骑手会影响安装在摩托车上的天线的特性。因此，必须考虑天线与人体之间的相互作用。本文提出了一个简单的模型来分析骑手身体对摩托车天线的影响。使用 XFdtd 软件模拟了 145 MHz 波段的辐射特性以及安装位置对反射系数的影响。模拟结果与测量值进行了比较。

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本文介绍了一种用于可穿戴设备应用的双频 2×2 MIMO 天线，以支持中国 3.3-3.6 和 4.5-5 GHz 的 5G 无线电频率分配。单个天线单元由单极模式和折叠环模式组成，使用单馈电覆盖这两个频段。为了演示 MIMO 性能，在一块智能手表大小的印刷电路板（40×40 平方毫米）的上下两侧安装了两根相同的天线。XFdtd 的仿真结果表明，这些 MIMO 天线的效率超过 85%，隔离度超过 17 dB，两个频段的相关系数均为 0.02。

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本研究对孕妇和胎儿在三个不同孕龄（第 3 个月、第 6 个月和第 9 个月）的计算模型中的比能量吸收率（SAR）进行了系统分析。数值模拟在两个频率（即 64 和 128 MHz）、两个线圈直径（即 750 和 650 毫米）和七个地标（即肩部、心脏、胸骨、腹部（即胎儿头部）、骨盆（即胎儿身体）、大腿和膝盖）下进行。还评估了其他特征对合成孔径雷达的影响，如输入源位置和孕妇模型在鸟笼线圈中的 y 位置。

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C 磁共振波谱是研究骨骼肌细胞新陈代谢的一种可行的非侵入性方法。本文介绍了 7 T 3 通道 C 和 4 通道 H 收发器阵列的开发、评估和首次在人体小腿后部肌肉中进行 H 去耦 C-MRS 测量的情况。所开发的线圈阵列在模型和体内磁共振实验中成功进行了测试，在葡萄糖模型和人体小腿肌肉中显示出简化的光谱模式，非去耦光谱和 H 去耦光谱之间的信噪比提高了约 2 倍。

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本文提出了一种非均质人体模型，以研究人体作为天线实现信号传输时的传播特性。具体来说，本文在 1 MHz 至 90 MHz 频率范围内，通过数值模拟研究了四种情况下的信道增益，即：（1）发送电极和接收电极均置于空气中；（2）发送电极附着在人体上，接收电极置于空气中；（3）发送电极置于空气中，接收电极附着在人体上；（4）发送电极和接收电极均附着在人体上。

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短程雷达（如地面穿透雷达）需要大带宽以获得高分辨率，需要低频率以获得更好的穿透力。这就对天线的设计提出了限制，要求设计出中心频率较低且具有单向辐射模式的紧凑型 UWB 天线。本文重点讨论了如何改进阶梯反射器支撑的胖单极天线的分数带宽，使其在整个所需的带宽内实现单向辐射模式。本文包括设计、仿真和实验结果。

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本研究旨在系统评估用于磁共振成像（MRI）的鸟笼线圈的五个计算模型的准确性和计算成本。通过与频率响应以及电场(||E⃗|||)和磁场(||B⃗|||)幅度方面的测量结果进行比较，使用 "对称平均绝对百分比误差"（"SMAPE"）评估了模型的准确性。意义重大：鸟笼体线圈的计算建模广泛应用于磁共振成像期间射频诱导加热的评估。需要对数值模型进行实验验证，以确定模型是否能准确代表物理线圈。

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本文提出了一种提高分离率和定位精度的新方法。利用两个定向天线搭建了一个定向测量平台。计算天线捕获信号的时间延迟（TD），并通过以不同角度旋转平台获得 TD 序列。利用 TD 分布特征对序列进行分离，并计算出多 PD 源的方向。使用误差概率法按方向定位 PD 源。为了验证该方法，利用 XFdtd 建立了一个包含三个 PD 源的模拟模型。

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本文展示了 Fo8（八字形）线圈、V 型线圈和蝶形线圈等三种不同线圈的经颅磁刺激（TMS）模拟结果。考虑到临床应用，分析了三种不同线圈在 TMS 中的可行性。XFdtd 用于获取现实头部模型中电场和磁场的三维分布。这项研究利用真实的头部模型提供了实际的穿透深度、聚焦性和生物兼容性，而现有的一些研究中使用的均质头部模型则无法做到这一点。

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本文介绍了一种共形宽带圆极化（CP）天线，用于内窥镜胶囊在 915 MHz 工业、科学和医疗（902-928 MHz）频段上的应用。天线厚度仅为 0.2 毫米，可包裹在胶囊内壁中。初步设计和参数优化研究使用了单层均质肌肉模型箱。在分析天线性能时，讨论了胶囊内部组件的影响，以实现更实用的方案。此外，还考虑了 Remcom XFdtd 仿真环境中的真实人体模型，以评估天线特性和 CP 纯度，并明确胃肠道沿线不同器官的特定吸收率限制。

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多圈螺旋表面线圈分为平面和圆柱形两种，用于高磁场（7.1 T）小鼠心脏磁共振成像。市售鸟笼线圈的 rSNR 比圆柱螺旋线圈高出 3-5 倍。在任何负载条件下精确设计、模拟、实施和测试任何几何形状和类型的射频线圈所采用的综合方法和方法论，可以推广到高场小鼠心脏磁共振成像的任何应用中。

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局部放电（PD）模式的识别对于架空线路覆盖导体的绝缘诊断至关重要。目前的研究还没有充分解决实际环境中复杂的背景噪声问题，大多数检测方法主要依赖于特征工程或深度学习，这表明在提高准确性和效率方面存在潜力。因此，作者提出了一种集成了特征选择和深度学习的 PD 模式识别算法。该算法结合了离散小波去噪函数的设计，专门针对 PD 的特征进行数据预处理。它采用贝叶斯优化算法和轻梯度提升机来描述电晕放电特征。此外，它还开发了用于特征融合的多尺度聚类特征和相位分辨特征，并基于光梯度提升机构建了具有洞察力的特征。最后，还建立了一个新颖的深度学习模型，对覆盖导体的早期故障表现出卓越的检测性能。实验结果表明，该算法的马修斯相关系数达到 0.814，比基准算法的 0.719 提高了 13.2%，速度提高了 39.18%。最终准确率达到 97.85%。该算法在检测导体早期绝缘故障方面表现出卓越的性能。

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