ANALIZA DISTRIBUȚI EI PUTERII ELECTROMA GNETICE [625884]

ACADEMIA FOR ȚELOR TERESTRE
„NICOLAE B ĂLCESCU“

LUCRARE DE LICEN ȚĂ

CONDUC ĂTOR ȘTIIN ȚIFIC
Prof. univ.
dr. ing. MICLĂUȘ SIMONA

AUTOR
Stud. sg. maj.
CIRIMPEI OVIDIU

-SIBIU, 2018 –

1

2
ACADEMIA FOR ȚELOR TERESTRE
„NICOLAE B ĂLCESCU“

LUCRARE DE LICEN ȚĂ

TEMA: „ANALIZA DISTRIBUȚI EI PUTERII ELECTROMA GNETICE
ÎN INTERIORUL CORPUL UI UMAN EXPUS CÂMPUR ILOR
ELECTROMAGNETICE DE RADIOFRECVENȚĂ ”

CONDUC ĂTOR ȘTIIN ȚIFIC
Prof. univ.
dr. ing. MICLĂUȘ SIMONA

AUTOR
Stud. sg. maj.
CIRIMPEI OVIDIU

-SIBIU, 2018 –

3
REFERAT DE APRECIERE
a lucr ării de licen ță

1. Numele și prenumele absolvent: [anonimizat]:
______________________________________________________________
2. Domeniul de studii:
_____________________________________________________________
3. Programul de studii universitare de licen ță:
_____________________________________________________________
4. Tema lucr ării de licen ță:
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________

5. Aprecieri asupra conținutului teoretic al lucr ării de lice nță (se marcheaz ă
cu X):
Criterii Nivel de îndeplinire a criteriului
minim mediu ridicat excelent
Identificarea stadiului actual al cercet ării în
domeniu
Capacitatea de sintez ă și construc ția logic ă a
argumenta ției teoretice
Gradul de relevan ță a con ținutului teoretic în
raport cu tema lucr ării
Capacitatea de operare cu concepte și teorii
specifice
Gradul de relevan ță și actualitatea
bibliografiei
Citarea corect ă a ideilor și a conceptelor
preluate din alți autori, evitarea plagiatului conform declara ției pe propria
răspundere a autorului lucr ării

4
6. Aprecieri asupra părții practic -aplicative a lucr ării de licen ță (se
marcheaz ă cu X):
Criterii Nivel de îndeplinire a criteriului
minim mediu ridicat excelent
Caracterul logic al organiz ării demersului
practic -aplicativ
Formularea corect ă a obiectivelor
Calitatea metodelor și instrumentelor de
lucru, corectitudinea utiliz ării acestora
Pertinen ța concluziilor și a propunerilor
formulate de autor, derivarea logic ă a
acestora din studiul realizat
Originalitatea abord ării, contribu ții personale
ale autorului

7. Aprecieri privind redactarea lucrării de licen ță:
Criterii Nivel de îndeplinire a criteriului
minim mediu ridicat excelent
Corectitudinea și claritatea exprim ării,
utilizarea limbajului de specialitate
Calitatea grafic ă a lucr ării
Respectarea exigen țelor de redactare conform
Ghidului metodologic

8. Considera ții finale:
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________

Apreciez lucrarea de licen ță cu nota _____________ și o recomand
pentru a fi sus ținută în prezen ța comisiei examenului de licen ță.
Data Conduc ător științific

5
CUPRINS
INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ……………………….. 7
CAPITOLUL I: ASPECTE TEORETICE CU PRIVIRE LA UNDELE
ELECTROMAGNETICE ………………………….. ………………………….. ………….. 9
1.1. Generalități referitoare la undele electromagnetice ………………………….. …….. 9
1.2. Radiații ionizante și neionizante: efecte asupra țesuturilor biologice … 11
1.3. Ecuațiile lui Maxwell ………………………….. ………………………….. ………………………….. 12
1.4. Proprietățile dielectrice ale materialelor biol ogice ………………………….. ……. 13
1.5. Generalități cu privire la dozimetria electromagnetică …………………………. 16
1.5.1. Efectele polarizării undelor electromagnetice asupra absorbției de
energie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 17
1.5.2. Rata specifică de absorbție a energiei ………………………….. …………………. 18
1.5.3. Integrarea modelelo r în analiza dozimetrică ………………………….. ……… 19
1.6. Tehnici numerice de calcul în electromagnetism ………………………….. ………. 19
CAPITOLUL II: ANTENE FOLOSITE ÎN RADIOCOMUNICAȚII …. 22
2.1. Caracteristicile principale ale antenelor de radiofrecvență …………………… 22
2.1.1. Directivitatea antenelo r ………………………….. ………………………….. ……………… 22
2.1.2. Câștigul antenelor ………………………….. ………………………….. ……………………….. 24
2.1.3. Impedanța antenei ………………………….. ………………………….. ……………………….. 25
2.1.4. Înălțimea efectivă a antenei ………………………….. ………………………….. ………. 25
2.2. Modele de antene utilizate în radiocomunicații ………………………….. …………. 26
2.2.1. Antena dipol ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 27
2.2.2. Antena Yagi -Uda ………………………….. ………………………….. …………………………. 27
2.2.3. Antene verticale ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 28
2.3. Rolul antenelor în determinările expo -dozimetrice ………………………….. …… 29
CAPITOLUL III: MODELAREA ȘI SIMULAREA UNDELOR
ELECTROMGNETICE DE RADIOFRECVENȚĂ ASUPRA
ȚESUTURILOR BIOLOGICE ………………………….. ………………………….. … 30
3.1. Descrierea soft -ului utilizat pentru modelarea și simularea interacțiunilor
dintre undele electromagnetice și țesuturile biologice ………………………….. ……… 30
3.2. Descrierea și demonstrarea importanței procesului de discretizare ……. 32
3.3. Analize efectuate pe modele de antenă și structuri biologice create ….. 36
3.3.1. Crear ea modelului ………………………….. ………………………….. ………………………. 36
3.3.2. Studierea componentelor undei electromagnetice aferente
modelului creat ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 37
3.3.3. Analiza modului în care rata specifică de absorbție este influențat
prin modificarea unor parametrii ………………………….. ………………………….. ……….. 38
3.4. Studierea modului în care dimensiunile aceluiași tip de țesut influențează
rata specifică de absorbție ………………………….. ………………………….. ………………………….. 41
3.5. Analize efectuate pe modele importate din biblioteca aplicației …………. 43

6
3.5.1. Importarea și definirea modelului ”cap uman și telefon” …………… 43
3.5.2. Studierea distribuției co mponentelor undei electromagnetice în
interiorul modelului ”cap uman și telefon” ………………………….. …………………… 46
3.5.3. Analiza ratei specifice de absorbție a modelului implementat ……. 49
3.5.4. Importarea și definirea modelului ”corp uman cu antene atașate”
………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 50
3.5.5. Studierea distribuției componentelor undei electromagnetice în
interiorul modelului ”corp uman cu antene atașate” ………………………….. ….. 52
3.5.6. Studierea influenței pe care o are schimbarea sursei de radiații .. 55
3.6. Concluzii referitoare la partea practic -aplicativă ………………………….. ……….. 57
CONCLUZII GENERALE PRIVIND LUCRAREA DE LICENȚĂ …… 59
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ……………………… 61

7
INTRODUCERE
Este bine știut faptul că societatea noastră a fost supusă în ultimele două
secole unei transcendente evoluții datorită remarcabilelor contribuții aduse în
diverse domenii de către oameni de știință din respectiva perioadă de timp. De
referință pentru amploarea acestei evoluții este modul în care tehnologia a
îmbunătățit traiul oamenilor , dar totodată și dependența acestora față de ea. S –
a demonstrat științific în numeroase studii faptul că tehnologia reprezintă un
aspect indispensabil, iar noi, oamenii, nu ne putem adapta la un de stil de viață
lipsit de dispozitive tehnologice . Un alt aspect foarte important al acestei
dependențe se referă la faptul că orice dispozitiv care consumă energie electrică
emite radiații de diferite frecvențe. Fiecărui beneficiu oferit de tehnologie îi
corespunde un sacrificiu din partea noastră, a oamenilor , și anume: sănătatea.
Utilizarea oricărui tip de dispozitiv alimentat electric va determina expunerea
corpului la radiații , care în timp vor avea un impact asupra sănătăți i.
Într-o altă ordine de idei, este foarte important pentru oameni să aibă
cunoștințe referitoare la tipurile de radiații și la modurile în care acestea le pot
influența starea de sănătate. În ideea în care un individ are cunoștințe minime
cu privire la noțiunile anterior precizate, acesta poate fi capabil să reducă din
inevitabilul impact al radiațiilor asupra sănătății sale din viitor. Aceasta es te
principala motivați e care m -a determinat să studiez domeniul dozimetriei, pe
cât de sensibil, pe atât de complexă. Din dorința de a face lumea un loc mai
bun, am ales să studiez și să ofer , în urma cercetări lor și experimentelor
efectuate , noțiuni gener ale care pot ajuta oamenii cu activitate în diverse
domenii să se ferească pe cât de mult posibil de radiații sau să reducă din
intensitatea undelor electromagnetice absorbit e în corp.
Evoluția tehnologică este menită să ne îmbunătățească viețile, să ni l e facă
mai ușoare și să ne ofere posibilitatea de a fi arhitecții propriului Univers , dar
cu toate acestea, viețile noastre nu devin doar mult mai bune, ci și mai scurte ,
datorită radiațiilor la care ne expunem constant și cel mai adesea, inconștient.
Acea stă lucrare este structurată în trei capitole, fiecare dintre acestea
abordând diferite tematici, cu specificația că sunt întemeiate pe baza aceluiași
scop: studierea distribuției undelor electromagnetice în interiorul corpului
uman.
Primul capitol oferă n oțiuni fundamentale cu privire la undele
electromagnetice , ecuațiile lui Maxwell și alte aspecte ale dozimetrie i.
Totodată, se explică succint și foarte clar ce sunt termenii anterior menționați
și modalitățile prin care se reflectă în activitățile cotidie ne. Acest capitol poate
fi privit în ansamblu ca o scurtă introducere în vastul domeniu electromagnetic
prin prisma faptului că sunt evidențiate noțiuni de bază despre modul de
propagare al undelor electromagnetice atât în aer liber, cât și în corpul uman.
În al doilea capitol sunt trecute în revistă noțiuni teoretice cu privire la
antenele de radiofrecvență utilizate în comunicații radio. Acest capitol are ca
scop evidențierea importanței însușirii cunoștințelor referitoare la parametrii

8
antenelor și toto dată și rolul acestora în determinările expo -dozimetrice. Chiar
dacă inițial acest aspect referitor la parametrii antenelor pare ceva care poate fi
neglijabil , în acest capitol va fi explicată importanța acestora în procesul de
emitere al diferitelor tipur i de radiații.
Al treilea capitol se concentrează pe procedee practic aplicative cu scopul
de a exemplifica noțiunile teoretice obținute în urma muncii depuse în cercetare
și care s -a materializat în primele două capitole ale lucrării de licență . Pentru a
susține în mod practic toate aceste noțiuni teoretice, s -au realizat simulări ale
modelelor create cu ajutorul unui soft special dedicat pentru studierea
distribuției undelor electromagnetice, EMPIRE XPU. Într-o altă ordine de idei,
în această parte a luc rării au fost utilizate diferite tipuri de modele, iar prin
modificarea anumitor parametrii sau prin implementarea a diferite tipuri de
evenimente a fost posibilă studierea distribuției puterii electromagnetice în
interiorul modelelor de țesut biologic din corpul uman.

9
CAPITOLUL I: ASPECTE TEORETICE CU PRIVIRE LA
UNDELE ELECTROMAGNET ICE
1.1. Generalități referitoare la undele electromagnetice
Radiația este un fenomen fizic de emitere și propagare a unei forme de
energie de către unde electromagnetice sau particule materiale. Din punct de
vedere al naturii lor, radiațiile pot fi corpusculare sau electromagnetice.
Radiațiile corpusculare sunt reprezentate de particule care au o anumită energie
cinetică proprie. Din punct de vedere al sarcinii electrice și al masei particulelor
transportate, acestea pot fi încărcate electric sau neutre. 1 Radiațiile
electromagnetice sunt forme de energie alcătuite din două componente: câmpul
magnetic (
 ) și câmpul electric (
 ). Ambele componente sunt reciproc
perpendiculare și tot ele determină direcția de propagare a undei. Câmpul
electric oscilatoriu generează câmp magnetic oscilatoriu , fenomen valabil și
invers, iar rezultatul final este generarea unei unde electromagnetice care se
propagă în spațiu. Începând cu aproximație de la distanța de trei lungimi de
undă( 3 𝜆) față de locul de emitere al radiațiilor, undele electromagnetice pot fi
considerate plane deoarece se află în câmpul îndepărtat. 3 𝜆 nu este un reper
fix. În majoritate a cazurilor s -a constat faptul că între câmpul apropiat și cel
îndepărtat există o graniță care este situată la aproximativ 3 𝜆, fapt ce a
determinat utilizarea acestei delimitări în limbajul de specialitate . În câmpul
îndepărtat ,
și
 pot fi deduse cu exactitate prin intermediul relațiilor
matematice . Până la distanța de 3 𝜆, unda se află în câmpul apropiat, ceea ce
determină variația independentă a lui
 și totodat ă a lui
, dar și
imposibilitatea deducerii uneia dintre cele două componente din cealaltă cu
ajutorul relațiilor matematice. Singurul mod în care cele două componente ale
undei electromagnetice se pot deduce în câmpul apropiat este prin efectuarea
măsurătorilo r cu aparatele special destinate. Propagarea în spaț iu a unei unde
electromagnetice plane definită de un câmp magnetic și unul electric poate fi
observată în (Figura 1 .1.)

Figura 1.1. Reprezentarea undei electromagnetice

1 Northwestern University, Radiation Safety Handbook , Office for Research Safety, 2010, p24 -25

10
Spectrul electromagnetic este reprezentat de o variată gamă de frecvențe
și lungimi de undă. Energia radiată din spectrul electromagnetic are formă
ondulară , care este generată atât de mișcarea câmpurilor electrice de încărcare,
cât și de cea a câmpurilor magnetice produse. Lungime a de undă este cea care
determină energia undei electromagnetice. În (Figura 1.2 .) se poate observa
modul în care spectrul electromagnetic este împărțit în funcție de frecvențe și
lungimi de undă.

Figura 1.2. Ilustrarea spectrului electromagnetic
Refer itor la figura anterior ilustrată, este necesară definirea unor mărimi
fizice de referință a spectrului electromagnetic. Prima este v iteza de propagare
a undei electromagnetice , care este egală cu cea a luminii . Cea de -a doua
mărime care definește spectrul electromagnetic este lungimea de undă, definită
prin relația (1.1).

fc (1.1)
Cea de -a treia mărime fizică este frecvența , care poate fi dedusă din relația
(1.1) . Toate cele trei mărimi fizice menționate se află în strânsă corelare.
Lungimea de undă și frecvența sunt invers proporționale și condiționate de
viteza luminii, 𝑐≈3𝑥108𝑚/𝑠. Prin urmare, mărirea valorii uneia dintre cele
două componente va determina implicit scăderea celeilalte valori.
Domeniul de frecvențe care va face obiectul de studiu aferent prezentei
lucrări este cel al undelor radio. Este convenabil a se lua în considerare faptul
că spectrul de frecvențe radio se situează în intervalul frecvențelor cuprinse
între 3 kHz și 3 THz, dar trebuie specificat faptul că intervalul utilizat este
cuprins între 10 kHz și 275 GHz . Acest d omeniu de alocări de frecvență este
reglementat de regulamentele radiocomunicațiilor ITU2.
În următor ul tabel poate fi observată delimitarea spectrulu i undelor radio
și totodată și lățimile de bandă și lungimile de undă.

2 P.J.B. Clarricoats, E.V. Jull, Propagation of radiowaves 2nd edition , London, The Institution of
Engineering and Technology , 2003 p. 2

11
Tabelul 1 . Alocarea benzilor de frecvență din gama undelor radio 3
Simbolul benzii de frecvență Gamă de frecvențe Lungimea de undă
VLF (frecvențe foarte joase) 3-30 kHz 100-10 km
LF (frecvențe joase) 30-300 kHz 10-1 km
MF (frecvențe medii) 300 kHz -3 MHz 1 km -100 m
HF (frecvențe înalte) 3-30 MHz 100-10 m
VHF (frecvențe foarte înalte) 30-300 MHz 10-1 m
UHF (frecvențe ultra înalte) 300 MHz -3 GHz 1 m-100 mm
SHF (frecvențe super înalte) 3-30 GHz 100-10 mm
EHF (frecvențe extra înalte) 30-300 GHz 10-1 mm
Din cele 8 benzi de frecvențe menționate in Tabelul 1, în domeniul militar
este folosită gama VHF, însă nu în totalitate. Din zona frecvențelor foarte înalte ,
doar banda 30 -108 MHz este destinată serviciilor militare.
1.2. Radiații ionizante și neionizante: efecte asupra țesuturilor biologice
În momentul în care undele electromagnetice intră în contact cu un atom,
acestuia i se transferă o anumită cantitate de energie. Dacă energia transferată
este suficient de mare pentru ca un electron să fie deplasat, procesul se numește
ionizare. Acest proces apare ca urmare a cantității de energie aplicate atomului
și constă în deplasarea unui electron lăsând în urmă două particule încărcate
electric: un ion pozitiv și un electron. În număr mare, particulele încărcate
electric pot genera modificări țesuturilor vii. Radiațiile ionizante sunt cele ca re
posedă o energie suficient de mare astfel încât să fie capabile să genereze
modificări țesuturilor vii. Radiațiile neionizante sunt cele care au nivelul
energetic mai scăzut. În doze foarte mari, radiațiile neionizante , care sunt
caracterizate de frecve nțe mari , pot fi dăunătoare.4 Procesul de ionizare poate
fi observat în (Figura 1.3. ).

Figura 1.3. Ilustrarea procesului de ionizare

3 http://www.ancom.org.ro/spectru -radio_2749 , accesat în 8.04.2018
4 http://www.anpm.ro/ro/ce -sunt-radiatiile , accesat în 24.11.2017

12
Transferul de energie al undei electromagnetice la atomii și moleculele
unui material determină la nivelul acestuia efect e precum:
– creșterea nivelul de agitație termică a moleculelor și atomilor
– excitări ale moleculelor și atomilor
– ionizarea moleculelor și atomilor, efect valabil doar în cazul radiațiilor
ionizante .
Ca obiect de studiu primordial pentru lucrarea de faț ă este zona undelor
radio, caracterizată de r adiațiile neionizante . Acestea se definesc prin faptul că
energia lor proprie, care este mai mică de 10 eV, nu poate produce ionizări în
materie. Lungimea de undă a radiațiilor neionizante este mai mare sau cel puțin
egală cu 120 nanometri. Spectrul electromagnetic este alcătuit din următoarele
tipuri de radiații: radio, microunde, vizibile și o mare parte din cele ultraviolete.
În ciuda faptului că radiațiile neionizante sunt determinate de frecvențe și
energii de valori mici sau medii, acestea determină anumite efecte asupra
materiei pe care o întâlnește pe direcția de propagare. Un prim efect este
încălzirea substanței, care este datorată creșterii energiilor de rotație și totodată
și de vibrație ale moleculelo r. Un alt efect este acela de excitare a atomilor și
moleculelor, fenomen produs în urma cedării de energie de către radiație pentru
electronii periferice aparținând atomilor și moleculelor. Trebuie evidențiat
faptul că atomii prezintă imposibilitatea de a rămâne în stare de excitație pentru
perioade mari de timp. În funcție de structura atomilor, starea de excitare poate
dura între 10−8 și 100 secunde, urmând ca apoi atomii să se dezexcite.
Dezexcitarea poate fi de două feluri: dezexcitarea radiativă, în c are atomul
revine la starea inițială prin radiații electromagnetice, sau dezexcitare
neradiativă, in care atomul revine la starea inițială fie prin transferul energiei
de excitare către un alt atom sau o altă moleculă, fie prin creșterea propriei
energii v ibraționale.5
Radiațiile ionizante sunt determinate de un transfer foarte rapid de energie ,
lungimi de undă mai mici sau egale cu 120 nanometri și energie mai mare de
10 eV. Radiațiile ionizante pot fi doar cele care au frecvența foarte mare,
precum: radia țiile gamma, cele X sau o parte dintre cele ultraviolete. Acestea
sunt reprezentate de proprietatea de a ioniza materialul pe care îl întâlnesc pe
direcția de propagare.
1.3. Ecuațiile lui Maxwell
Patru ecuații formează cunoștințe le de bază referitoare la teoria clasică a
câmpurilor electromagnetice. Aceste relații matematice sunt cunoscute sub
denumirea de „ Ecuațiile lui Maxwel l”, după faimosul fizician scoțian James
Clerk Maxwell care a umplut golurile existente din legile câmpuril or

5 Kwan -Hong, Non-Ionizing Radiations -Sources, Biological Effects, Emissions
and Exposures , Malaysia, University of Malaya, 2003, p.3 -5

13
electromagnetice cunoscute în acea perioadă de timp. Cele patru ecuații se pot
regăsi în următoarele relații6:

t
(1.2)

(1.3)
) (tj 
(1.4)
0
(1.5)
Prima ecuație a lui Maxwell se referă la situația în care dacă într -o anumită
zonă din spațiu există variație temporară a unui câmp magnetic, acesta va da
naștere unui câmp electric rotitor cu linii de câmp care sunt circulare și închise.
Semnul „ -” determină sensul liniilor de câmp.
În cea de -a doua ecuație se impune cazul existenței într -o zonă din spațiu
a sarcinii electrice volumice care generează linii de câmp electric drepte ,
dinspre sau înspre această sursă de sarcină. Despre aceste linii de câmp se poate
afirma că sunt conver gente sau divergente.
A treia ecuație subliniază ideea de dualitate a undei electromagnetice,
fenomen determinat de cele două componente, intensitate câmp electric și
intensitate câmp magnetic, care se generează reciproc. Această ecuație se referă
la situ ația în care într -o zonă din spațiu există densitate de curent electric și
variație în timp a intensității curentului electric , acestea vor conduce la
generarea unui câmp magnetic ale cărui linii de câmp sunt bucle închise,
rotaționale7.
Ultima dintre cele patru ecuații impune ideea de nulitate a divergenței de
câmp magnetic deoarece nu există noțiunea de sarcină magnetică și totodată
aceasta să fie de un singur semn.
1.4. Proprietăți le dielectrice ale materialelor biologice
Pentru a caracteriza proprietăți le dielectrice a le materialelor este necesară
introducerea unor mărimi fizice precum permitivitatea electrică, ε, și
conductivitatea electrică σ. În ideea în care materialul se regăsește într -un câmp
electric oscilant de pulsație ω, cele două mărimi fizice nu mai sunt constante și
devin dependente de frecvența câmpului, reprezentările fiind complexe.
Permitivitatea electrică complexă are următoare a formă:

'' ' j , unde
1j (1.6)
În această formulă ε’ și ε’’ reprezintă constanta dielectrică, respectiv
factorul de pierderi. Reprezentarea complexă a lui ε* indică două proprietăți
distincte. Prima proprietate este aceea că ε’ este o măsură a capacității de

6 Irinel Casian -Botez, Structuri optoelectronice, Iași, Editura CANOVA, 2001, p. 1 -3
7 http://gali leo.phys.virginia.edu/classes/109N/more_stuff/Maxwell_Eq.html , accesat în 25.06.2018

14
stocare a cantității d energie electrică de către câmpul electric. A doua
proprietate este reprezentată de ε’’ care determină fracțiunea din energia
disipată de material per ciclu. Trebuie evidențiată ideea că fiecare material are
o permitivitate proprie, diferit ă de a altui material deoarece permitivitatea
relativă are valori specifice fiecărui tip de material. În relația 1.2. se poate
observa modul în care permitivitatea electrică este influențată de permitivitatea
relativă.8
r0
, iar ε0=8.85⋅10−12 F/m (1.7)
În ideea în care se introduce în calcul permitivitatea relativă, permitivitatea
complexă va avea următoarea formă:
'' '
r r r
(1.8)
Conductivitatea complexă are următoarea formă:
0* j
(1.9)
O altă mărime caracteristică materialelor dielectrice este impedanța
specifică complexă care este determinată de următoarea relație:
**1

(1.10)
Pe lângă impedanța complexă, rezistivitatea electrică a țesuturilor este o
altă mărime specifică materialelor dielectrice. Aceasta este definită de inversul
conductivității, adică:
1
(1.11)
Cara cteristicile dielectrice ale unui tip de material pot fi reprezentate în
diferite moduri, în funcție de scopul propus. Pentru a se realiza o ordonare a
diferitelor tipuri de țesuturi, s -au introdus următoarele două categorii : țesuturi
cu conținut mic de ap ă (ț.c.m.a.) și țesuturi cu conținut mare de apă (Ț.C.M.A.).
În următoarele figuri este ilustrat modul în care atât permitivitatea electrică, cât
și conductivitatea care variază cu ambele categorii de țesuturi la frecvențe
variabile, începând cu 100 MHz și până la 100 GHz. Următoarele grafice care
fac referire la aspectele menționate anterior au fost realizate în aplicația de
programare Matlab, folosind date preluate de pe un site special dedicat studiului
parametrilor dielectrici ale țesuturilor biologice din corpul uman9.
În (Figura 1.4.) este ilustrată variația permitivității electrice a țesuturilor
cu conținut mic de apă , analiza fiind efectuată în funcție de frecvența de lucru.

8 Miclăuș Simona, Introducere în bioelectromagnetica microundelor , Sibiu,
Universitatea ”Lucian Blaga”, 1999, p 16 -18
9 Valorile conductivității și permitivității electric e au fost preluate de pe următorul site:
http://niremf.ifac.cnr.it/tissprop/htmlclie/htmlclie.php , accesat în 9.05.2018

15

Figura 1.4. Reprezentarea grafică a variației permitivității electrice a
ț.c.m.a.

După cum se poate observa în această figură, țesuturile cu conținut mic de
apă au permitivități mari la frecvențe mici, iar odată cu crește rea frecvenței,
permitivitatea se micșorează. În (Figura 1.5.) este reprezentată conductivitatea ,
care variază în funcție de frecvență pentru aceleași țesuturi car e au fost
reprezentate anterior și totodată și în același spectru de frecvențe, începând cu
100 MHz și până la 100 GHz.

Figura 1.5. Reprezentarea grafică a variației conductivității ț.c.m.a.
Chiar dacă figura ilustrează faptul că valoarea de pornire a evoluției
fiecărui țesut este 0, trebuie menționat faptul că prima valoare, cea de 100 MHz,
este una foarte mică în comparație cu cea maximă și indiferent de valoarea
frecvenței pentru aceste țesuturi, conductivitatea nu poate fi nulă. Dacă odată
cu creșterea frecvenței, permitivitatea înregistra valori din ce în ce mai mici,
conductivitate are o ev oluție cu totul diferită, aceasta înregistrând valori din ce
în ce mai mari.
(Figura 1.6. ) ilustrează modul în care permitivitatea electrică a țesuturilor
cu conținut mare de apă variază în funcție de frecvență.

16

Figura 1.6. Reprezentarea grafică a variației permitivității electrice a
Ț.C.M.A.
În această figură se poate observa faptul că variațiile permitivităților
electrice ale țesuturilor cu conținut mic de apă sunt similare, fapt care reiese din
suprapunerea liniilor din grafic una peste cealaltă. În (Figura 1.7. ) este
reprezentată variația conductivității electrice pentru aceleași țesuturi și în
același spectru de frecvențe.

Figura 1.7. Reprezentarea grafică a variației conductivității Ț.C.M.A.
La fel ca și în cazul țesuturilor cu conținut mic de apă, conductivitatea are
valoarea de pornire a variației pozitivă, aproape nulă, pentru fiecare tip de țesut
în parte, în ciuda reprezentării grafice care ilustrează că valoarea de pornire este
0. Diferențele dintre cele două categorii de țesuturi const au în faptul că cele
care prezintă un conținut mare de apă au față de cele cu un conținut mic de apă
valori mai mari pentru permitivitatea electrică la frecvențe mici și totodată
valori mai mari și pentru conductivitate, dar la frecvențe mari.
1.5. General ități cu privire la dozimetria electromagnetică
Dozimetria electromagnetică este o știință care are ca obiect fundamental
de studiu determin area cantității de câmp electric pentru anumite surse și medii.

17
Dozimetria cuprinde două părți principale. Prima din tre cele două se referă la
câmpurile de inciden ță E și B , care impun necesitatea de a fi determinate . De
regulă , cele două câmpuri sunt determinate fie de natura surselor care le produc,
fie prin intermediul măsurători lor. Cea de -a doua parte a dozimetriei
electromagnetice se referă la posibilitatea determinării celor două câmpuri, E și
B, fie prin intermediul calculelor, fie prin efectuarea măsurătorilor. Câmpurile
din interiorul unui obiect sunt numite câmpuri interne. Ace st tip de dozimetrie
se utilizează atunci când sursa și obiectul sunt suficient de departe una de
cealaltă în ideea în care configurațiile sursei să nu fie modificate de prezența
obiectului.
Ca o descriere succintă a celor relatate anterior, d ozimetria est e utilizată
pentru a determina puterea, direcția și polarizarea câmpurilor electromagnetice.
Aceasta prezice doza de câmp electromagnetic prezent în orice punct în
interiorul sau exteriorul corpului uman10.
Dozimetria poate fi împărțită în două categorii: d ozimetrie macroscopică
și dozimetrie microscopică. În cea macroscopică câmpurile electromag netice
sunt reprezentate de o medie a unui volum mic din spațiu, de dimensiunea unei
celule , iar în dozimetria mic roscopică, câmpurile electromag netice nu sunt la
fel de mici ca cele descrise anterior. De -a lungul timpului, cercetările și
progresele au fost realizate în dozimetria macroscopică deoarece în cea
microscopică se utilizau cantități mari de informații r eprezentate de celule
biologice, ceea ce determina o pe rioadă de timp mai mare pentru realizarea
calculelor.
1.5.1. Efectele polariz ării undelor electromagnetice asupra absorbției de
energie
Orientarea câmpurilor de incidență 𝐸⃗ ș𝑖 𝐻⃗⃗ față de obiectul iradiat are un
puternic efect asupra rezistenței pe care o vor avea câmpurile din interiorul
obiectului. Polarizarea câmpului electric influențează semnificativ modul în
care acesta este absorbit , reflectat și totodată și modul în care este transmis și
recepționat . De regulă, transmisia și recepția câmpurilor el ectrice este realizată
cu antene par alele cu vectorul câmp electric. Prin definiție, vectorul câmp
magnetic este perpendicular pe vectorul câmp electric și totodată și pe direcția
de propagare a undei electromagnetice, aceasta fiind determinat de cunoscuta
regulă a mâinii drepte.
Sunt definite trei polarizări, E, H și K, așa cum se poate observa în (Figura
1.8.). Polarizarea E este atunci când câmpul incident E se află de -a lungul axei
lungi a obiectului, polarizarea H este atunci când câmpul incident H se află de –

10 Cynthia Furse, Douglas A. Christensen, Carl H. Durney, Basic introduction in
bioelectromagnetics second edition , USA, CRC Press, 2009, p. 195

18
a lungul axei lungi, iar polarizarea K este atunci când vectorul de propagare k
se află de -a lungul axei lungi a obiectului.11

Figura 1.8. Polarizarea undei electromagnetice
1.5.2. Rata specifică de absorbție a energiei
Rata specifică de absorbție (SAR) este definită ca putere a transferată
divizată de masa obiectului. Termenul ”s pecific ” se referă la normalizarea la
masă , iar ” rata de absorbție ” la rata de energie absorbită de obiect. Pentru
câmpurile electromagnetice sinusoidale aflate într -o star e de echilibru , SAR
este definit de următoarea relație:
Erms efSAR2

(W/kg) (1.12)
În relația (1.12), ρ reprezintă densitatea de masă a obiectului, care se
măsoară în kg/ 𝑚3, valoarea acesteia fiind în majoritatea cazurilor aproximativ
1 kg/𝑚3. 𝐸𝑟𝑚𝑠 reprezintă valoarea câmpului electric în punctul respectiv.
Trebuie evidențiat faptul că relația ( 1.12) este una punctuală și se referă la
valoarea din punctul respectiv în care câmpul electric are o valoare particulară.
Pentru a afla valoarea r atei specifice de absorbție pe o anumită suprafață este
necesară calcularea SAR -ului în fiecare punct al corpului și medierea pe parte a
luată în considerare12. 𝜎 reprezintă conductivitatea. Valorile acesteia sunt
determinate de variația pe care o are frecv ența. Fiecare țesut care poate fi regăsit
în organism ele vii are o anumită variație în funcție frecvența utilizată . Toate
acestea trebuie luate în considerare în dozi metrie. Prin urmare, prin modificarea
frecvenței de lucru se va obține o variație a ratei specifice de absorbție.

11 Carl H. Durney, Habib Massoudi Magdy F. Iskander, Radiofrequency radiation
dosimetry handbook fourth edition , Brooks Ai Force Base, 1986, p 61 -62
12 Cynthia Furse, Doug las A. Christensen, Carl H. Durney, Basic introduction in
bioelectromagnetics second edition , USA, CRC Press, 2009, p. 35

19
1.5.3. Integrarea modelelor în analiza dozimetrică
Atât în dozimetria teoretică, cât și în cea experimentală este imperios
necesară cunoașterea proprietăților electrice ale obiectelor studiate. În ideea în
care obiectul studiat este un corp uman, cunoștințele referitoare la proprietățile
electrice vor servi pentru determinarea câmpurilor interne sau pentru
construirea unei fantome. O fantomă este o imitare a unui corp uman sau a unei
anumite suprafețe din acesta. Modelul este creat d in materiale speciale astfel
încât fantoma obținută să imite cu fidelitate aspectele estetice și totodată
măsurătorile efectuate să aibă un grad de veridicitate foarte ridicat.
Dezvoltarea unui model a reprezentat întotdeauna o provocare
semnificativă în domeniul bioelectromagneticii numerice. În perioada
postbelică m odelele au progresa t, începând cu modele simple, sferoidale , până
la modele de aproximativ 1 cm bazate pe secțiuni anatomice . În dozimet ria din
prezent , modelele destinate pentru studiu , fantomele, au ajuns la un nivel
ridicat, dezvoltându -se considerabil de -a lungul anilor .
Dacă inițial se punea problema că un model care este utilizat în dozimetrie
funcționează ca sistem intrinsec, compl icat, în prezent cadrul de lucru este total
diferit, iar sistemul nu mai este nici pe departe complicat, ci complex. Trebuie
făcută observația că literatura militară de specialitate specifică faptul că între
un sistem complicat și unul complex este o mare diferență și că cel din urmă tip
de sistem menționat lucrează cu un număr finit de sistem complicate în care
evenimentele sunt imprevizibile. Modelele pe care le propune în prezent
dozimetria oferă o mare flexibilitate de studiu cercetătorului, în sensul c ă se pot
poziționa in aproape orice pozi ție prin intermediul tehnici i de grafic ă
computerizat ă.
1.6. Tehnici numerice de calcul în electromagnetism
Oamenii de specialitate folosesc diferite tehnici în rezolvarea problemelor
continue sau de teren. Aceste tehnici pot fi clasificate ca experimentale,
analitice, sau numerice. Experimentele sunt cel mai adesea costisitoare ,
consumatoare de timp, iar în cazuri izolate pot fi periculoase . Pe lângă
argumentele menționate anterior, experimentele nu permit o mare flexibilitate
în variația parametrilor.
Cu toate acestea , fiecare metodă numerică implică o simplificare analitică
până în momentul în care este simplu de aplicat metoda numerică. Există două
metode: analitică și numerică. Fiecare metodă are diferite moda lități de
rezolvare. Următoarele metode se numără printre cele mai frecvent utilizate în
domeniul electromagnetic.
1. metode analitice (soluții exacte)
– separarea variabilelor
– extinderea seriilor
– mapare conformă
– soluții integrale

20
– metode de perturbare
2. metode numerice (soluții aproximative)
– metoda diferențelor finite
– metoda rezidu urilor ponderate
– metoda momentelor
– metoda elementelor finite
– modele de linie de transport
– metoda Monte Carlo
– metoda liniilor
Este rar întâ lnit ca problemele întâmpinate în viața reală să fie de așa
natură astfel încât să fie posibilă rezolvarea acestora printr -o metodă analitică.
Abordările clasice pot eșua dacă:
-ecuațiile parțiale diferențiale nu sunt liniar e și nici nu există posibilitate a
de liniarizare fără a influența în mod negativ rezultatul final
-regiunea soluției este complexă
-condițiile limită sunt de tip mixt
-condițiile limită prezintă dependență de timp
-mediul este anizotrop13
În ideea în care apare o problemă caracterizată de o complexitate similară
cu cele menționate anterior , este necesară utiliza rea soluții lor numerice. Dintre
metodele numerice existente pentru rezolvarea ecuațiilor parțiale diferențiale ,
cele care utilizează diferențe finite sunt mai frecvent folosite, mai ușor de
înțeles și aplicate mai des decât oricare altă metodă. Cea mai utilizată metodă
pentru analiza interacțiunii dintre câmpul electromagnetic și diferite tipuri de
materie este FDTD (diferențe finite în domeniul timp). Ideea că această metodă
este ce a mai utilizată se datorează faptului că prezintă numeroase avantaje, cele
mai relevante fiind: discretizarea cu ușurință a ecuațiilor lui Maxwell,
posibilitatea de rezolvare secvențială a ecuațiilor discretizate, posibilitatea
aplicării acestei metode pen tru structuri complexe, foarte dificil de descifrat
prin metode analitice.
Metoda diferențelor finite în domeniul timp constă în posibilitatea de a
înlocui ecuațiile diferențiale cu ecuații cu diferențe finite. Modalitatea
principală de rezolvare a metode i FDTD este reprezentată de algoritmul lui
Yee. Acesta se referă la situația în care spațiul este într -o rețea cubică, iar în
noduri se memorează valorile câmpurilor electric și magnetic și totodată și
proprietățile dielectrice. Derivatele temporale și spa țiale sunt înlocuite cu
diferențe centrale. Pentru a actualiza câmpul electromagnetic în fiecare punct
din spațiu, se folosește un algoritm în care 𝐸⃗ și 𝐻⃗⃗ sunt întrețesate. În ideea în

13 Matthew N.O. Sadiku, Numerical Tehniques in Electromagnetics Second Edition,
Washington D.C., CRC Press, 2001, p.15

21
care excitația din momentul inițial este cunoscută, se va studia evo luția în timp
pe care o are câmpul electromagnetic14.
În următoarea figură este ilustrat algoritmul lui Yee și totodată și
câmpurile electrice și magnetice, ale căror interacțiune stă la baza rezolvării
acestui algoritm.

Figura 1.9. Algoritmul lui Yee de rezolvare a metodei FDTD
După cum se poate observa în figura anterioară, fiecare componentă de
câmp electric este înconjurată de 4 componente de câmp magnetic și fiecare
componentă de câmp magnetic este înconjurată de 4 componente de câmp
electric. Din afirmația precedentă se poate concluziona că algoritmul lui Yee se
fundamentează pe primele două ecuații ale lui Maxwell, cele de tip rotor.15

14 Teddy Kurniawan , Analytical Methods for Near Field Radio Frequency Dosimetry for Tissue Layers
and Cellular Structures , Australia, Swinburne University of Technology , 2004, p. 26 -30.
,15 Iftode Cora, Referat de doctorat nr. 3 Modelare și simulare, Timișoara,
Univ ersitatea Politehnică Timișoara, 2008, p.6

22
CAPITOLUL II: ANTENE FOLOSITE ÎN
RADIOCOMUNICAȚII
2.1. Caracteristicile principale ale antenelor de radiofrecv ență
În studiul efectelor undelor electromagnetice de radiofrecvență asupra
corpului uman se impune într-o importantă măsură și cunoașterea surselor de
radiație. Necesitatea ca cel care operează antenele să aibă cunoștințe solide
despre a ntenele pe care le utilizează se datorează faptului că se pot diminua
efectele pe care le au radiațiile emise asupra organismului.
O antenă este o interfață fizică alcătuită dintr -un emițător electronic și
atmosferă. Acestea sunt întotdeauna construite din metale în ideea în care
metalele sunt foarte buni conductori, ceea ce face posibilă emisia și mobilitatea
radiațiilor din interiorul antenei.
Luând în considerare modul în care antenele sunt realizate, acestea sunt
de două feluri, pasive și active. Antenele pasive sunt c aracterizate prin faptul
că nu au în componența lor dispozitive active, în acest caz putând fi considerate
reciproce, adică aceeași antenă poate fi folosită simultan sau alternativ atât
pentru emisie, cât și pentru recepție16.
Referitor la o antenă de emisi e, puterea care este generată de sursa de
radiofrecvență este parțial radiată în spațiu și parțial disipată în rezistența de
pierderi a antenei17. Fraza explicată anterior poate fi interpretată cu și mai multă
ușurință folosind următoarea relație:

PPP D E (2.1.)
Trebuie evidențiat faptul că în relația anterioară 𝑃𝛴 se referă la puterea
radiată de antenă, iar 𝑃𝐷 la puterea disipată.
Eficiența unei antene se materializează în randamentul a cesteia.
Randamentul se definește ca r aportul dintre valoarea unei mărimi cedată de un
sistem tehnic sub formă utilă, și valoarea aceleiași mărimi absorbită de acest
sistem18. Randamentul unei antene este definit de următoarea relație:
PP
E
(2.2.)
2.1.1. Directivitatea antenelor
O caracteristică foarte importantă a antenelor este cea a modului în care
acestea radiază. Din acest punct de vedere, antenele pot fi omnidirecționale și
directiv e. O antenă omnidirecțională reprezintă un model ideal alcătuit dintr -o
sursă de radiație punctiformă care generează în spațiu unde electromagnetice
uniform distribuite. O antenă directivă se referă la un model în care distribuția
undelor electromagnetice nu este uniformă, iar lobul principal de radiație este

16 Alimpie Ignea, Eugen Mârza, Aldo de Sabata, Antene și propagare , Timișoara, Editura de Vest , 2002,
p.139
17 Ibidem, p.139
18 ***, Dicționar explicativ al limbii române, 2009

23
pe o anumită direcție, acesta având cel mai înalt nivel de putere pentru direcția
cu pricina.
Directivitatea unei antene se referă la modul de distribuție al radiațiilor pe
direcții privilegiate din spațiu a cărei orientare și amplitudine se pot cuantifica.
Următoarea figură ilustrează axa principală de radiație și de directivitate a
antenei.
O antenă reală nu distribuie uniform în spațiu radiațiile, iar intensitatea
radiației variază cu direcția. An tena directivă prezintă o axă determinată de o
direcție pe care puterea radiată este maximă. Axa anterior menționată se găsește
sub denumirea de axă principală de radiație, această axă fiind de referință într –
un sistem de axe cu coordonate polare, care poa te fi observată în (Figura 2.1.)

Figura 2.1. Axa principală de radiație și de directivitate a antenei19
Referitor la (Figura 2.1.), axa principală de radiație este Oy. Funcția
𝜌(𝜑;𝜃) reprezintă distribuția câmpului electric în orice direcție din spațiu, unde
𝜑 este azimutul, iar 𝜃 este elevația. Prin urmare, se definește caracteristica de
directivitate a antenei ca raportul dintre intensitatea câmpului electric în punctul
P, situat la o distanță r față de antenă , și intensitatea câmpului electric din
punctul P’’, care este situat la aceeași distanță față de antenă și totodată și pe
axa principală de radiație. Caracteristica de directivitate se definește prin
următoarea relație:

19 Curs radiocomunicații anul 3, Universitatea Politehnică Timișoara, disponibil și în următorul link:
http://www.etc.upt.ro/wp -content/uploads/2009/12/Disciplin e_specialitate_TST.pdf , accesat în 15.4.2018

24

EE
0);();( (2.3.)
Același principiu se aplică și pentru c aracteristica de radiație , care se
definește ca raport ul realizat între cele două puteri ale direcți ilor luate în
considerare.

pPF
0);();( (2.4.)
Pentru relațiile (2.3.) și (2.4.), 𝐸0 și 𝑃0 reprezintă valorile maxime ale
câmpului electric și respectiv ale densității de putere.
2.1.2. Câștigul antenelor
În condițiile în care se operează o antenă reală, vor exista anumite unghiuri
de radiație care vor oferi o densitate de putere mai mare decât altele , asta în
condițiile în care se măsoară același nivel . Directivitatea unei antene este
definită ca raportul dintre densitatea de put ere radiată la distanță în direcția
intensității maxime și densitatea medie de putere pentru toate unghiurile. Acest
lucru este echivalent cu raportul dintre densitatea de putere de vârf și densitatea
medie de putere20. Câștigul unei antene este prezentat s uccint și explicit în
următoarea relație:
𝐺=𝑃𝑢𝑡𝑒𝑟𝑒𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑟𝑜𝑑𝑢𝑠 ă î𝑛 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 𝑜𝑚𝑛𝑖𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐 ț𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙ă
𝑃𝑢𝑡𝑒𝑟𝑒𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑟𝑜𝑑𝑢𝑠 ă î𝑛 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣 ă (2.5.)
Altfel spus, câștigul antenei este determinat de produsul dintre
randamentul antenei și coeficientul de directivitate, D.
În cazul antenelor care prezintă pierderi, câștigul va avea o valoare mai
mică decât cea a coeficientului de directivitate. Cel mai adesea, antene le se
conectează la emițător prin cabluri. Adaptarea impedanțelor între generator și
antenă este esențială deoarece inadaptarea acestora determină apariția
reflexiilor și totodată și diminuarea câștigurilor. În ideea în care coeficientul de
reflexie la int rarea în antenă este 𝛤, câștigul antenei, G, se va modifica în
următorul mod:

2 011
GG (2.6.)
Pentru ca o sursă de tensiune să furnizeze puterea eficient unei anten e,
impedanța sursei, a lini ei de transmisie și a antenei trebuie să fie bine potrivit e.
Termenul VSWR reprezintă factorul de unde staționară și reprezintă o
măsurătoare care descrie puterea reflectată de antenă . VSWR -ul se poate
determina prin intermediul următoarei relații21:

11VSWR (2.7.)

20 John S Seybold, Introduction to RF propagation , New Jersey, John Wiley and Sons, 2005, p.39
21 Mike Young, Randy Curry, Design and testing of helical ntennas for a RF test facility, Columbia,
University of Missouri, 2012, p.27

25
2.1.3. Impedanța anten ei
Din punct de vedere electric, antenele se comportă asemănător cu
circuitele care au constante distribuite, adică acestea pot fi observate ca un
circuit de tip RLC. La bornele de racordare a antenei cu fiderul apare o
impedanță echivalentă a acesteia care depinde strict de frecvență. La fel ca în
situațiile cu linii lungi de comunicații, în antene pot lua naștere unde staționare
de tensiune sau curent. De referință pentru un circuit RLC și to todată și pentru
a fi posibilă ilustrarea d efazajul ui dintre tensiunea și curentul din antenă este
diagrama fazorială. Această diagramă poate fi observată în următoarea (Figura
2.2.).

Figura 2.2. Diagrama fazorială
În (Figura 2.2.) este prezentat cazul ideal, dar în realitate cele trei tipuri de
tensiune au valori intrinsece, fapt ce va determina în consecință o tensiune
totală pentru întreg circuitul RLC. Tensiunea totală se poate determina utilizând
următoarea form ulă:

2 2) (C L R U U U U  (2.8.)
2.1.4. Înălțimea efectivă a antenei
O altă caracteristică importantă a unei antene este cea de înălțime efectivă
din perspectiva distribuției curentului electric în lungul acestei a. Înălțimea
efectivă a antenei, care se notează cu ℎ𝑒𝑓, se referă la înălțimea unei antene
ipotetice care asigură aceeași arie sub curba de distribuție a curentului, dar cu
specificația că distribuția de curent este constantă22. (Figura 2.3.) este menită să

22 Alimpie Ignea, Eugen Mârza, Aldo de Sabata, Antene și propagare , Timișoara, Editura de Vest , 2002,
p.149

26
explice informațiile anterioare despre înălțimea efectivă a unei antene dipol
care are lungimea 𝑙=𝜆/2.

Figura 2.3. Înălțimea efectivă a antenei
Altfel spus, înălțimea efectivă a dipolului va fi următoarea:
g ef h h2
(2.9.)
Cu ajutorul înălțimii efective a antenei se poate determina nivelul pe care
îl are câmpul electric produs într-un anumit punct la o distanț ă r față de anten a
de emisie . Valoarea câmpului electric, folosindu -se înălțimea antenei, se poate
determina utili zând următoarea relație:
rhefm ax
(2.10.)
În ideea în care se cunoaște înălțimea efectivă pe care o are antena
utilizată, se poate determina câmpul electric, iar pe baza acestuia se poate
măsura nivelul de energie absorbită de individul aflat în proximitatea antenei.
Acest aspect determină importanta necesitate de a cunoaște aparatura utilizată
pentru comunicații și totodată de a avea cunoștințe solide în domeniul de
specialitate. Aceste două aspecte anterior menționate sunt imperios nec esare a
fi la îndemâna individului aflat în cauză deoarece pe baza acestora poate
conștientiza și diminua într -o oarecare măsură efectele pe care radiațiile le au
asupra propriului organism.
2.2. Modele de antene utilizate în radiocomunicații
În acest subc apitol obiectul de studiu va fi determinat de studierea
diferitelor tipuri de antene existente, parte dintre acestea fiind utilizate și în a
treia parte a lucrării, în care au fost efectuate analize utilizând antene de

27
radiocomunicații. În cele ce urmează vor fi prezentate cele mai utilizate antene,
și totodată care fac și obiectul de studiu din a treia parte a lucrării.
2.2.1. Antena dipol
O antenă foarte des întâlnită este antena dipol , definită prin faptul că
lungimea ei este 𝑙=𝜆/2. De referință pentr u acest tip de antenă este faptul că
în centrul ei caracteristica de radiație este minimă, datorită distribuției
curentului și tensiunii. Un alt aspect al acestui tip de antenă se referă la faptul
că impedanța este între 50𝛺 și 75 𝛺, ceea ce determină o cuplare cu ușurință a
antenei cu majoritatea cablurilor existente. Antena vine și cu un dezavantaj, și
anume că poate fi utilizată folosind o singură frecvență, de aici și numele
antenei de dipol 𝜆/223.
Trebuie evidențiat faptul că m odificarea lungimii pe care o are antena
determină în consecință și modificarea caracteristicii de radiație. Următoarea
figură ilustrează caracteristica de radiație pe care o are o antenă pentru diferite
lungimi.

Figura 2.4. Caracteristica de radiație pentru diferite lungimi ale antenei24
2.2.2. Antena Yagi -Uda
Antena Yagi -Uda este alcătuită dintr -un element antrenat, care este un
dipol cu jumătate de undă , un element reflector, care este puțin mai mare decât
elementul acționat, și (opțional) mai multe e lemente de direcție care sunt
progresiv mai mici decât elementul antrenat. (Figura 2.5.) ilustrează modul în
care arată antena Yagi -Uda. Brațul antenei poate fi conductiv sau neconductiv ,
iar lungimile elementului și proprietățile antenei fiind puțin difer ite de la un caz
la altul. Fasciculul Yagi este o antenă direcțională care generează un val liniar
polarizat. Câștigul și raportul față -spate pot fi substanțiale dacă se utilizează în
proiectare un braț lung și un număr potrivit de elemente.

23 John S Seybold, Introduction to RF propagation , New Jersey, John Wiley and Sons, 2005, p.48
24 M. Reckeweg, C. Rohner, Antenna basics , Munchen, Rohde & Schwartz, 2015, p.22

28

Figura 2.5. Antena Yagi -Uda25
2.2.3. Antene verticale
Comportarea unei antene care este amplasată în apropierea solului este
influențată în mod deosebit de permitivitatea și conductivitatea pe care le are
solul. Pentru a fi posibilă studierea comportării pe care o are solul, se creează o
imagine a antenei. Această imagine a antenei poate fi observată în (Figura 2.6.).

Figura 2.6. Antena aflată în proximitatea solului.26
Trebuie menționat faptul că apariția acestei imagini este datorată
suprafeței solului care, în acest caz, este considerat un conductor ideal. Într -un
punct P din spațiu se însumează unda directă a antenei reale și unda reflectată,
care poate fi considerată undă directă a antenei imagine. Dipolul amplasat
vertical în apropierea unei suprafețe conductoare formează împreună cu

25 John S Seybold, Introduction to RF propagation , New Jersey, John Wiley and Sons, 2005, p.50
26 Alimpie Ignea, Eugen Mârza, Aldo de Sabata, Antene și propagare , Timișoara, Editura de Vest , 2002,
p.164

29
imaginea sa un sistem de dipoli sinfazici, care sunt amplasați unu în prelungirea
celuilalt27.
2.3. Rolul antenelor în determinările ex po-dozimetrice
Antenele au un rol foarte important în modul în care undele
electromagnetice sunt distribuite. Pentru a înțelege raționamentul care stă la
baza influenței antenelor asupra distribuției undelor electromagnetice este
imperios necesară studiere a caracteristicilor pe care le au.
Caracteristicile d e referință care au cel mai semnificativ impact asupra
propagării undelor sunt: directivitatea antenei, câștigul și impedanța, aspecte
care au fost detaliate în acest capitol. Cu siguranță, cele trei ca racteristici
menționate anterior nu sunt singurele care influențează distribuția undelor
electromagnetice în corpul uman.
Ca o sinteză față de cele prezentate în acest capitol, nu este suficient să
fim conștienți de impactul radiațiilor asupra sănătății no astre. Pentru a fi
capabili să ne ferim eficient de radiații, trebuie să cunoaștem și caracteristicile
sursei de radiații, iar prin modificarea acestora să fie redusă intensitatea
câmpurilor electromagnetice.

27 Alimpie Ignea, Eugen Mârza, Aldo de Sabata, Antene și propagare , Timișoara, Editura de Vest , 2002,
p.164

30
CAPITOLUL III: MODEL AREA ȘI SIMULAREA UNDELO R
ELECTROMGNETICE DE RADIOFRECVENȚĂ A SUPRA
ȚESUTURILOR BIOLOGICE
3.1. Descrierea soft -ului utilizat pentru modelarea și simularea
interacțiunilor dintre undele electromagnetice și țesuturile biologice
În acest capitol vor fi evidențiate practic fenomenele care se produc la
nivelul țesuturilor vii din corpul uman în momentul în care acestea sunt expuse
câmpurilor electromagnetice de radiofrecvență. Modul de lucru ales pentru
realizarea celor propuse este vastul domeniu al modelării și simulării, iar în
preze nta lucrare majoritatea proceselor vor fi realizate în mediul virtual , prin
intermediul soft -ului EMPIRE XPU. Munca depusă va fi reprezentată de
analizele efectuate pe modele create sau importate din biblioteca oferită de
aplicație , urmând a fi simulate în funcție de ceea ce se dorește a se studia.
EMPIRE XPU este unul dintre cele mai performante simulatoare 3D de
câmp electromagnetic . Acest soft se bazează pe puternica metodă de calcul de
divizare a frecvenței în domeniul timp (FDTD) , metodă care a fost descrisă în
subcapitolul 1.6. Datorită unicei generații de codare adaptiv ă pe care este
fundamentat soft -ul EMPIRE XPU, acesta prezintă cel mai rapid motor de
simulare cunoscut în prezent . Această tehnologie avansată oferă posibi litatea
rezolvării problemelor de simulare a câmpurilor electromagnetice de acumulare
cu undă completă în doar câteva ore față de câteva zile pentru soft -urile nu atât
de performante . Pentru defini rea structurii, pachetul EMPIRE XPU conține o
puternică interfață grafică pentru utilizator și sunt acceptate numeroase formate
de export și import de structură. În pofida numeroaselor facilități și totodată și
a impresionantei puter i de calcul care sprijină utilizatorul, există și u n
dezavantaj care nu poate fi trecut cu vederea. Acest soft este determinat de
faptul că s emnalele de timp, animațiile de câmp și parametrii de împrăștiere
sunt generate cu mare precizie pentru o bandă de frecvențe în cadrul unei
singure runde de simulare , iar în cazu l în care se dorește introducerea unei noi
frecvențe de lucru, modelul creat va necesita o nouă simulare, ceea ce va
solicita atât resurse suplimentare pentru calcul , cât și timp de așteptare.
În cele ce urmează se va descrie aplicația EMPIRE XPU folosind imagini
și explicații sugestive . În momentul în care se creează un nou proiect, aplicația
oferă utilizatorului o fereastră în care pot fi efectuate setările generale. În
(Figura 3.1.) sunt ilustrate fereastra anterior menționată și spațiul de lucru al
aplicației în care se materializează tot ceea ce s -a creat și urmează a fi simulat.

31

Figura 3.1. Crearea unui nou proiect
Odată ce setările generale ale sistemului au fost definite, munca în spațiul
de lucru poate fi efectuată. În (Figura 3.2.) sunt ilustrate cele mai importante
funcții pe care aplicația le pune la dispoziția utilizatorului.

Figura 3.2. Principalele funcții ale aplicației
Referitor la (Figura 3.2.), este necesar a fi lămurite două aspecte. Primul
aspect se referă la funcția ”Crearea monitoru lui câmpului”, care oferă
posibilitatea de a seta dimensiunile pe care le va avea fereastra în care vor putea
fi vizualizate și analizate câmpurile electromagnetice modelate . Al doilea
aspect se referă la funcția ”Opțiuni de editare”. Această funcție vine în ajutorul

32
utilizatorului cu o fereastră în care se poate lucra la detaliile de finețe ale
modelului, cum ar fi design -ul 3D, aspectul componentelor sau modalitățile de
importare și exportare.
Într-o altă ordine de idei, a vând în vedere faptul că toate aceste analize
sunt efectuate în mediul virtual, sunt necesare a fi evidențiate specificațiile
computer -ului pe care sunt realizate toate aceste procese de simulare. Tabelul
3.1. conține specificațiile hardware ale computer -ului, relevante pentru lucrarea
de față.
Tabel ul 3.1. Specificațiile computer -ului pe care s-au efectuat simulările
Procesor AMD A10 -7300 Radeon R6, 1,9 GHz
Memorie RAM 8192 MB RAM
Video AMD Radeon(TM) R6 Graphics, 4095 MB
Capacitate stocare 1 TB
3.2. Descrierea și demonstrarea importanței procesului de discretizare
Într-o altă ordine de idei, un proces imperios necesar pentru a fi posibilă
rularea modelului în timp este reprezentat de funcția de discretizare . În limba
engleză, aferent procesului de di scretizare se folosește termenul mesh. Având
în vedere faptul că limba engleză este utilizată pentru operarea soft -ului
EMPIRE XPU, trebuie evidențiat faptul că în cele ce urmează ambii termeni,
proces de discretizare și mesh, vor fi utilizați, dar cu prec izarea că se referă
exact la același fenomen.
Procesul de discretizare se referă la demers ul care trebuie efectuat în
momentul în care se creează un model cu elemente finite . Acest demers constă
în transformarea conținutului fizic al materialului într -o structură geometrică,
convențională și discretă pe care urmează să se efectueze analizele. Succint,
discretizarea se referă la acoperirea modelului cu o rețea de suprafețe și linii la
intersecția cărora se obțin noduri ale modelului. Cu cât discretizarea mod elului
are mai multe noduri, cu atât mai mult este mărit și gradul de veridicitate al
modelului discretizat. În ideea în care discretizarea a fost realizată defectuos,
neajunsurile sau imperfecțiunile modelului nu vor putea fi diminuate sau
înlăturate prin operațiuni ulterioare, ceea ce va determina reluarea construirii
modelului . Calitatea și profesionalismul cu care acest proces a fost realizat v or
determina eficien ța și performanțele modelu lui.
Soft-ul EMPIRE XPU oferă patru setări pentru funcția mesh. Prima setare
se referă la modul de realizare al mesh -ului. Toate modurile și explicațiile
referitoare la ce reprezintă acestea pot fi observate în următorul tabel.

33
Tabel ul 3.2. Modurile de realizare ale mesh -ului
Modul de realizare al mesh -ului Semnifica ție
3D Numai obiectele 3D vor fi analizate
Planar Mesh -ul este optimizat pentru metalizare
plată
Planar + 3D Grila va fi optimizată pentru obiecte 3D
și obiecte plate
Setarea utilizatorului Parametrii automesh pot fi setați de
utilizator
manual Nu există mesh automat, iar grila va fi
setată de utilizator
Cea de -a doua setare care se poate realiza pentru mesh ”Resolve metal
sheets” (rezolvă folie de metal). Această setare se referă la cazul în care sunt
detectate metale plate și se determină dacă su nt rezolvate de una sau două linii
de grilă.
Cea de a treia setare se referă la creșterea rezoluției în locurile reprezentate
de geometrie curbată.
Cea de -a patra setare , care este și cea mai important ă, face referire la
rezoluția cu care se realizează mesh -ul. Sunt disponibile mai multe niveluri,
după cum se poate observa în următorul tabel:
Tabel ul 3.3. Rezoluția mesh -ului
Tipul de mesh Celule/lungime de undă Celule/obiect
Foarte aspru 8 3
Aspru 10 3
Mediu 15 4
Fin 20 5
Foarte fin 25 6
Foarte fin 2 28 7
Foarte fin 3 31 8
Foarte fin 4 34 9
Este știut faptul că fidelitatea modelului raportat la realitate este cu atât
mai ridicată cu cât mesh -ul este mai fin. În ideea în care se dorește un mesh cât
mai fin, procesul de simulare va solicita putere mai mare de calcul și totodată
și o perioadă mai mare de timp. Astfel, va apărea ideea de compromis între
timpul alocat și fidelitatea față de realitate. S-a luat în di scuție modul în care
mesh -ul ales influențează modelul creat. În prima situație s -a optat pentru un
mesh de tip foarte aspru (8/3), iar în cea de -a doua situație pentru un mesh de

34
tip foarte fin (25/6). Modelul este identic în ambele situații , având setați aceeași
parametri. Modelul utilizat pentru următoarele simulări poate fi observat în
următoarea figură:

Figura 3.3. Ilustrarea modelului analizat
Acest model este alcătuit dintr -o sferă care are proprietățile dielectrice ale
unui țesut de sânge, o antenă con ică și sursa de radiații dispusă la baza antenei .
Pentru a evidenția diferențele care sunt determinate de mesh -ul ales, s -au luat
in calcul mai mulți factori.
Un prim factor luat în considerare se referă la timpul necesar efectuării
calculelor af erente procesului de simulare. Pentru mesh -ul foarte aspru au fost
necesare 40 minute, iar pentru mesh -ul foarte fin 4 ore si 40 minute. Se poate
concluziona faptul că mesh -ul foarte fin solicită cu 85,71% mai mult timp față
de celălalt mesh.
Un alt factor care a fost luat în calcul este spațiul de stocare solicitat pe
hardisk. Mesh -ul foarte aspru a avut nevoie de 55MB, iar cel foarte fin de 320
MB, ceea ce semnifică că mesh -ul foarte fin solicită cu 82,81% mai mult spațiu
de stocare față de c elălalt tip de mesh ales.
S-a pus problema și față de variația pe care o poate avea câmpul electric
în momentul în care mesh -ul ales este modificat . Următoarea analiză a fost
efectuată pentru a ceeași secțiune orizontală din model și s-au luat în calcul
valorile pe care câmpul electric le are pentru aceeași culoare din legendă. În
(Figura 3.4.) este ilustrat câmpul electric aferent mesh -ului foarte aspru, iar în
(Figura 3.5.) este ilustrat câmpul electric pentru mesh -ul foarte fin.

35

Figura 3.4. Ilustrarea câmpului electric pentru mesh -ul foarte aspru

Figura 3.5. Ilustrarea câmpului electric pentru mesh -ul foarte fin
Preluând datele din legenda fiecărei figuri, s -a obținut faptul că în cazul
mesh -ului foarte aspru, valoarea pentru aceeași culoare e ste cu 56,5% mai m are
față de cea a mesh -ului foarte fin.
În conc luzie, în modelarea și simularea virtuală mereu va exista
compromisul dintre fidelitatea față de realitate și timpul alocat calculelor
necesare simulării. Optarea în mod excesiv pentru unul dintre cei doi termeni
vine în detrimentul celuilalt. Dacă se dorește fid elitate cât mai mare, atunci
trebuie asumată decizia timpului îndelungat pentru simulare, acest fenomen
fiind valabil și invers. Un timp cât mai scurt aferent calculelor pentru simulare
va d etermina o slabă fidelitate a realității. Prin urmare, apare necesitatea
decizie i și prezenței spiritului managerial, fiind posibilă luarea celei mai bune

36
decizii, fără a neglija unul dintre cele două aspecte, fidelitate față de realitate
sau timpul necesa r efectuării calculelor.
3.3. Analize efectuate pe modele de antenă și structuri biologice create
3.3.1. Crearea modelului
Pentru început, s -a creat un model simplu, alcătuit dintr -o antenă concă și
două corpuri, un cub și o sferă. Caracteristicile generale care s -au setat pentru
realizarea modelului pot fi vizualizate în următorul tabel:
Tabel ul 3.4. Caracteristicile generale ale modelului
Drawing unit 1 mm
Mesh resolution Very coarse
End frequency 2 GHz
Target frequency 800 MHz
Loss calculation (dielectrics) Narrow band lossy
Loss calculation (conductors) Narrow band lossy
Cele două corpuri au proprietăți dielectrice diferite, dorindu -se a se imita
țesuturi biologice din viața reală. A tât cubul, cât și sfera au reprezentate valorile
proprietăților dielectrice în următorul tabel:
Tabel ul 3.5. Proprietățile dielectrice ale celor două tipuri de țesuturi
Permitivitate
relativă Conductivitate Densitatea de masă (g/cm3)
Sferă (sânge) 61,7 1,5 1,06
Cub (splină) 21,04 0,5 2
Valorile nu sunt alese arbitrat, ci cu scopul de a imita cu fidelitate țesuturi
biologice vii. În cazul sferei, s -a dorit modelarea unui țesut cu un conținut mare
de apă, sângele, iar în cazul cubului s -a optat pentru mo delarea unui țesut cu un
conținut mic de apă, splina. Modelul creat poate fi observat în următoarea
figură:

Figura 3.6. Reprezentarea modelului creat
De asemenea, s -a dorit și studierea celor două țesuturi combinate, iar
pentru a fi posibil, s -a introdus o parte din cub în interiorul sferei. Sursa de

37
energie a antenei conice a fost dispusă la bază, așa cum se poate observa în
următoarea figură:

Figura 3.7. Reprezentarea portului creat
3.3.2. Studierea componentelor undei electromagnetice aferente
modelului creat
Odată definite porturile, se va defini câmpul care se dorește a fi analizat.
După ce zona de interes a fost creată, modelul poate fi simulat. În (Figura 3.8.)
este ilustrat câmpul electric obținut în urma simulării într -o secțiune la nivelul
celor două corpuri, cubul și sfera, la puterea portului de 1W.
Trebuie menționat că pentru a fi posibilă vizualizarea câmpului electric, a
fost necesar ca cele două tipuri de țesuturi , sângele și splina , să fie setate a fi
invizibile. După cum se poate observa în (Figura 3.8.), în locul în care se află
corpurile sunt valori considerabil mai mici față de restul secțiunii, ceea ce
înseamnă că proprietățile die lectrice ale celor două corpuri influențează
considerabil valoarea câmpului electric. Câmpul electric are valori care variază
și care sunt cuprinse între 700 V/m și 3,5 kV/m . În momentul în care radiația
intră în contact cu o structură dielectrică, intensitatea acesteia va fi redusă
substanțial. Acest efect este datorat diferitelor fenomene care apar la
interacțiunea dintre câmpul electromagnetic și structura dielectrică: atenuare,
dispersie, reflexie, absorbție.

Figura 3.8. Reprezentarea câmpului electric

38
În următoarea figură este reprezentat câmpul magnetic, cea de-a doua
componentă a undei electromagnetice , și modul în care acesta este distribuit în
interiorul celor două tipuri de țesuturi.

Figura 3.9. Reprezentarea câmpului magnetic
Cele dou ă țesuturi reprezentate de cub și sferă au rămas setate să fie
invizibile. Valorile câmpului magnetic nu sunt influențate de prezența vreunui
corp străin aflat pe direcția de propagare a radiațiilor emise de antenă deoarece
țesuturile din corpul uman nu pr ezintă proprietăți magnetice.
3.3.3. Analiza modului în care rata specifică de absorbție este influențat
prin modificarea unor parametrii
În următoarea figură este reprezentată rata specifică de absorbție în
același model în care au fost efectuate precedentele analize și totodată și în
aceeași secțiune în care au fost studiate câmpurile electrice și magnetice.

Figura 3.10. Ilustrarea ratei specifice de absorbție
Se poate observa cum în această secțiune rata spe cifică de absorbție este
distribuită uniform. În legenda figurii se observă o notație, ”SAR_1e -3”.

39
Această notație se referă la o setare care determină valoarea în grame a mediei
masei SAR -ului, aceasta fiind egală cu 1miligram ( 10−3grame).
Pentru a crea o imagine mai clară referitoare la cum este distribuit SAR,
în următoarea figură sunt ilustrate diferite secțiuni ale figurilor.

Figura 3.11. Ilustrarea ratei specifice de absorbție
Referitor la figura anterioară, legenda este valabilă pentru ambele cap turi
care au fost realizat e la același model, dar din unghiuri diferite.
S-a luat decizia de a se schimba frecvența pentru a fi posibilă studierea
variației pe care o poate avea media valorilor ratei specifice de absorbție din
interiorul celor două corpuri. S -au luat în considerare 20 de frecvențe cuprinse
între 100 MHz și 2GHz, iar cu ajutorul aplicației Matlab s -a realizat următorul
grafic.

Figura 3.12. Variația SAR -ului în funcție de frecvență
S-a pus problema studier ii ratei specifice de absorbție din perspectiva
modificării mai multor parametrii. Dacă inițial s -a studiat în funcție de
frecvență, în următorul grafic este reprezentată variația SAR -ului în funcție de

40
puterea de emisie a portului, această analiză fiind rea lizată la frecvența inițială
a modelului, 800 MHz.

Figura 3.13. Variația SAR -ului în funcție de puterea de emisie
Evoluția ratei specifice de absorbție este una liniară, acest lucru fiind
determinat de modificarea parametrului
rms din relația 1.12., relație care poate
fi regăsită în subcapitolul 1.5. al prezentei lucrări. S-a pus problema modului în
care SAR -ul variază dacă cele două tipuri de țesuturi sunt îndepărtate de antenă.
Figura următoare ilustrează ideea menționată anterior.

Figura 3.14. Îndepărtarea celor două tipuri de țesuturi de antenă
În situația inițială cubul și sfera se află la 4 unități distanță față de sursa de
radiație a antenei , iar SAR are valoarea maximă 13, 52 W/kg și media valorilor
6,9 W/kg. În a doua situație , reprezentată de (Figura 3.14.), cele două corpuri
au fost îndepărtate față de poziția în care se aflau inițial, iar distanța față de
sursa de radiații a antenei este de 14 unități, cu 10 mai multe față de situația
inițială . În aceste condiții, după cum se poate observa în legenda din (Figura
3.14.), valoarea maximă pentru SAR este 79 ,56 mW/kg, iar media valorilor este
24,58 mW/kg. Aceste valori sunt considerabili mai mici față de situația inițială

41
în care SAR -ul avea valoarea maximă 13,52 W/kg, iar media v alorilor era
6,9W/kg . Așadar, se poate concluziona faptul că impactul pe care îl pot avea
radiațiile asupra țesuturilor biologice este mai mic dacă acestea se află la o
distanță mai mare față de locul în care undele electromagnetice sunt emise.
3.4. Studi erea modului în care dimensiunile aceluiași tip de țesut
influențează rata specifică de absorbție
Această analiză va fi realizată pe un nou model , care este alcătuit dintr -o
antenă dipol omnidirecțională, orientată vertical , și alte patru tipuri de țesutur i
aflate la aceeași distanță față de sursa de radiații a antenei, având aceleași
proprietăți dielectrice. Prin intermediul acestui model se dorește studierea
modului în care geometria țesutului influențează modul de distribuție al puterii
electromagnetice. Modelul creat poate fi vizualizat în următoarea figură:

Figura 3.15. Ilustrarea modelului creat
Pentru acest model s -au stabilit caracteristicile generale în același mod în
care s -a procedat și în crearea modelelor anterioare . Valorile proprietăților
dielectrice ale celor patru figuri sunt următoarele: permitivitate relativă : 61,4,
conductivitate : 4,1 S/m și densitatea de masă : 1 g/cm3. Portul, care are puterea
1W, este unul de tip ”wire” (fir) și este amplasat astfel încât acesta face legătura
dintre cele două segmente ale antenei. Rata specifică de absorbție distribuit ă în
interiorul celor patru forme de țesut este reprezentat ă în următoarea figură.

42

Figura 3.16. Reprezentarea ratei specifice de absorbție in situația inițială
În chenarul situat în partea dreaptă din interiorul figurii este ilustrat
câmpul electric care străbate cele patru tipuri de țesut, acestea fiind vizibile. În
cea de -a doua ilustrație din figură (cea centrală) este reprezentat același câmp
în aceleași condiții, dar cu deoseb irea că cele patru figuri geometrice au fost
setate a fi invizibile pentru a fi posibilă vizualizarea ratei specifice de absorbție
în interiorul acestora. Se poate observa că în ciuda faptului că cele patru figuri
au dimensiuni și forme asemănătoare, rata specifică de absorbție este distribuit ă
diferit pentru fiecare în parte, dar cu specificația că valorile aferente legendei
rămân aceleași. Următoarea figură ilustrează rata specifică de absorbție pentru
același tip de țesut, dar cu deosebirea că dimensiuni le celor patru figuri sunt
modificate.

Figura 3.17. Reprezentarea SAR -ului după ce dimensiunile țesuturilor au fost
modificate
În prima parte a acestui studiu, aferent (Figurii 3.16.) , s-a evidențiat
modul în care distribuția ratei specifice de abso rbție variază pentru fiecare

43
figură în parte, chiar dacă analiza este efectuată pentru același tip de țesut cu
proprietăți dielectrice identice. În urma rulării în timp a modelului s -a constat
faptul că SAR -ul prezintă ușoare neliniarități referitoare la a sa distribuție pe
suprafața țesuturilor. Drept urmare a celor obținute, s -a luat în calcul ideea de
modificare a dimensiunilor pe care le au cele patru figuri, iar analiza să nu mai
fie efectuată pe 4 forme asemănătoare ale aceluiași țesut, ci pe 4 forme total
diferite ale aceluiași țesut. În (Figura 3.17. ) este prezentat modelul obținut după
modificarea celor 4 forme ale țesutului. Odată finalizată crearea modelului, a
fost posibilă rularea acestuia în timp, obținându -se rezultate mult mai sugestive
față de celelalte.
Acest subcapitol și -a atins obiectivul propus, de a evidenția modul în care
geometria unui țesut poate influența distribuția SAR -ului, acest aspect fiind
important în studierea câmpurilor electromagnetice.
3.5. Analize efectuate pe modele importate din biblioteca aplicației
3.5.1. Importarea și definirea modelului ”cap uman și telefon”
Cu ajutorul aplicației EMPIRE XPU s -a simulat fenomenul în care capul
uman este expus undelor electromagnetice emise de un telefon mobil. Pe baza
simulării s-au analizat caracteristicile de radiație, valorile SAR din diferite
secțiuni și modul în care radiația este distribuită în țesuturile biologice. Pentru
început, s -a importat modelul capului care este format din două componente:
coaja și țesuturile. În co ntinuare s -a importat modelul telefonului care este
alcătuit din următoarele componente: suportul antenei, antena, carcasa
telefonului, display -ul și rama carcasei. Aceste componente pot fi observate în
următoarele ilustrații:

Figura 3.18. Supo rtul antenei Figura 3.19. Antena telefonului

Figura 3 .20. Carcasa telefonului Figura 3.21. Display -ul telefonului

44

Figura 3.22. R ama carcasei telefonului
În urma asamblării acestor componente se obține modelul telefonului din
următoarea figură:

Figura 3.23. Modelul telefonului
Atașând modelul telefonului la modelul capului uman, se va obține
modelul care va servi analizei radiațiilor emise de un telefon mobil asupra
capului uman. Acest model poate fi observat în următoarea figură:

Figura 3.24. Modelul unui telefon mobil situat lângă un cap uman
În continuare se vor descrie etapele urmate , necesare pentru configurarea
modelului înainte ca acesta să fie simulat. Pentru început, s -au setat
caracteristicile generale de lucru. În următoarea figură sunt ilustrate
caracteristicile anterior menționate.

45
Tabelul 3.6. Setările generale ale modelului
Drawing unit 1 mm
Mesh resolution Very coarse
End frequency 2.5 GHz
Target frequency 800 MHz
Loss calculation (dielectrics) Narrow band lossy
Loss calculation (conductors) Narrow band lossy
Trebuie menționat faptul că setarea ”Target Frequency” se referă la
frecvența care va fi utilizată pentru simularea modelului creat. Prin urmare, 800
MHz va fi frecvența pe care aplicația o va folosi. După ce au fost setate
caracteristicile generale, s -au definit materialele din care este format modelul
setându -se permitivitățile relative și conductivitățile . Pentru țesuturile capului
s-au efectuat două setări suplimentare și anume: prioritate geometrică și
densitate de masă. Valorile setărilor efectuate pe ntru definirea țesuturilor sunt
reprezentate în Tabelul 3.7.
Tabel ul 3.7. Definirea materialelor din componența modelului
După definirea țesuturilor este necesară crearea unei surse de energie pe
antenă pentru ca procesul de emitere al radiațiilor să poată fi realizat. Aplicația
EMPIRE XPU optează pentru termenul ”port” în defavoarea termenului ”sursă
de energie”. Se pot aleg e diferite tipuri de porturi, în funcție de geometria
modelului. În modelul de față s -a ales un port perpendicular pe geometria
antenei. Pentru a putea fi posibilă vizualizarea portului, s -a setat ca doar antena
și display -ul să fie vizibile în tot modelul . În (Figura 3.25). este ilustrat locul în
care portul a fost atașat antenei.
Odată creat portul, se trece la următorul pas, crearea câmpurilor
electromagnetice. Pentru ca această operație să fie realizată, se utilizează
funcția ”Create Field Monitor”. Fun cția ”EM Field” va fi utilizată pentru a
analiza distribuția SAR a radiațiilor emise de telefon, iar funcția ”EM Far Field”
va fi folosită pentru a ilustra lobii de radiație ai aceluiași dispozitiv. Permitivitate
relativă Conductivitate Prioritate
geometrică Densitate de
masă (g/𝑚3)
Carapacea
capului 3.7 0.0016 100 0
Țesuturile
capului 41.5 0.97 90 1
Carcasa
telefonului 3 0.01 100 0
Marginea
telefonului 3 0.01 100 0
Suportul
antenei 2.33 0.01 100 0

46

Figura 3.25. Reprezentarea portului pe antenă
Odată fin alizată definirea câmpuril or electromagnetice, modelul este
pregătit pentru a fi simulat. Simularea constituie rezolvarea unor seturi de
calcule complexe, urmând ca pe baza rezultatelor să fie posibilă afișarea
modelului simulat.
3.5.2. Studierea distribuț iei componentelor undei electromagnetice în
interiorul modelului ”cap uman și telefon”
Pentru a putea fi vizibile fenomenele care se produc în interiorul capului
uman, s -a ridicat nivelul de transparență al modelului. În următoarea figură este
ilustrat lobul de radiație al acestuia.

Figura 3.26. Lobul de radiație al telefonului mobil
Această figură întărește veridicitatea modelului simulat prin prisma
faptului că un telefon mobil are în componența sa antenă omnidirecțională.
După cum se poate observa, nu se pune problema ca lobul de radiație să prezinte
vreo formă apropiată cu una generată de o antenă directivă. Aplicația EMPIRE

47
XPU ne oferă posibilitatea ca în urma simulării să poată fi observate și valorile
pe care le are câmpul electromagnetic. În co ndițiile în care culorile
predominante ale câmpului electromagnetic din figură sunt reprezentate de
diferite nuanțe de roșu, se poate deduce că valorile acestuia sunt cuprinse între
-7 dBi și +0,77 dBi.
Relevant pentru următoarea simulare este faptul că an aliza acesteia este
realizată pentru tot ceea ce se află în interiorul cubului pentru a oferi imagini
clare și sugestive.
În (Figura 3.27.) este ilustrat câmpul electric, notat cu E, rezultat în urma
radiațiilor electromagnetice emise de telefonul mobil.

Figura 3.27. Reprezentarea câmpului electric
După cum se poate observa în figură, valorile sunt variabile, începând cu
aproximativ 2 V/m și ajungând până la 6.000 V/m. Trebuie evidențiat faptul că
valorile semnificative ale câmpului electric sunt în int eriorul lobului de radiații
care poate fi observat în (Figura 3.26.) . Valorile maxime se regăsesc în dreptul
sursei de energie și în exteriorul modelului. În figură se poate observa o margine
neagră, care exprimă conturul capului. În dreptului urechii drep te, cea la care
este situat telefonul, sunt reprezentate valorile maxime ale câmpului
electric(cele cu roșu). Valorile la care s -a făcut referire anterior se regăsesc la
exteriorul capului uman. În imediata apropiere, dar în interiorul capului, se
regăsesc valori mult mai mici. Această scădere substanțială a valorilor este
datorată de parcurgerea câmpului electric a țesuturilor biologice, acest fenomen
determinând micșorarea puterii.
În (Figura 3.28.) se poate observa reprezentarea celeilalte componente a
undei electromagnetice, câmpul magnetic, care se notează cu B. La fel ca în
(Figura 3.27.), câmpul magnetic are valori semnificative în aceeași zonă cu cea
a câmpului electric, ceea ce subliniază ideea de dualitate a undei
electromagnetice.

48

Figura 3.28. Reprezentarea câmpului magnetic
În (Figura 3.29) este reprezentată conductivitatea materialului din care
sunt compuse țesuturile modelate din interiorul capului.

Figura 3.29. Reprezentarea conductivității
În Tabelul 3.7. se poate observa că pentru materi alul din care sunt
confecționate țesuturile capului s -a atribuit valoarea constantă pentru
permitivitate electrică de 41,5, iar pentru conductivitate valoarea de 0.97 S/m.
Acest lucru se poate observași în (Figura 3.29.) , unde culoarea cu care este
ilustra tă conductivitatea se regăsește în legendă ca valoare maximă și care este
egală cu 0,97 S/m , ceea ce întărește veridicitatea modului în care a fost simulat
modelul.

49
3.5.3. Analiza ratei specifice de absorbție a modelului implementat
În primul capitol al lu crării de față s -a făcut referire la două tipuri
țesuturi, cele cu conținut mic de apă și cele cu conținut mare de apă. Pentru
modelul de față, având în vedere valorile permitivității electrice și
conductivității, se poate afirma faptul că țesutul din mode lul simulat este unul
care are un conținut mare de apă. În următoarea figură este ilustrată rata de
absorbție din interiorul capului.

Figura 3.30. Reprezentarea ratei specifice de absorbție
Tot în legendă se poate observa că sunt afișate valoarea maximă și
valoarea medie care pot fi regăsite în modelul simulat. La fel ca în analizele
precedente, cele mai semnificative valori se regăsesc în preajma sursei de
energie a telefonului mobil.
Următoarea simulare este realizată tot pentru rata specifică de absorb ție a
energiei (SAR), dar cu deosebirea că față de simularea anterioară, în aceasta
analiza este efectuată într -o zonă mai restrânsă, la nivelul urechii. Motivul care
a determinat alegerea acestei zone este datorat faptului că în acest loc sunt cele
mai s emnificative valori ale ratei specifice de absorbție. În această simulare
diferențele dintre valori nu mai sunt delimitate de linii negre, iar pentru valoarea
în grame a mediei masei SAR s -a optat pentru 1 gram în detrimentul valorii
precedente de 1 nanogr am. În următoarea figură este ilustrată distribuția SAR
la frecvența de 800 MHz.

50

Figura 3.31. Reprezentarea SAR la nivelul urechii
În legend a din (Figura 3.31.) se poate observă o notație,
”SAR_1_maxloc_nocopy”. Această notație se referă la optarea pentru afișare a
punctului în care SAR are valoarea maximă. În contextul cotidian, telefonia
mobilă este încorporată în cel mai complex sistem pe care omenirea l -a creat,
rețea ua de comunicații. Telefonul mobil este utilizat de către foarte mulți
oameni, dar la alegerea acestuia, puțini dintre noi acordă importanță valorii
SAR. În caracteristicile tehnice ale unui telefon se regăsesc două valori pentru
SAR, una aferentă corpului, iar cealaltă capului , această variație fiind datorată
diferitelor valori pe care permitivitatea și conductivitatea le au în respectivele
țesuturi. În Europa este interzisă comercializarea telefoanelor care au valori
pentru media SAR -ului mai mari de 2W/k g. În următoarea figură este ilustrat
punctul la care SAR are cea mai mare valoare.

Figura 3.32. Ilustrarea punctului în care SAR are valoarea maximă
3.5.4. Importarea și definirea modelului ”corp uman cu antene atașate”
S-a utilizat un alt model oferit de EMPIRE XPU pentru a se analiza
distribuția puterii electromagnetice a patru antene identice atașate pe un corp
uman. Mai întâi, ca modelul menționat anterior să fie implementat, este

51
imperios necesară stabilirea setărilor generale. În următorul tabel su nt
reprezentate valorile pentru care s -a optat, necesare pentru realizarea modelului
în condiții optime.
Tabel 3.8. Setările generale ale modelului
În următoarea figură este ilustrat modelul care a fost implementat și care
urmează să fie utilizat pentru realizarea analizelor. Acesta este alcătuit dintr -un
corp uman pe care s unt atașate patru antene, câte una pe fiecare umăr, încă una
pe coloana vertebrală, iar a patra pe stern.

Figura 3.33. Model corp uman cu patru antene atașate
Spre deosebire de simularea anterioară în care un cap uman era expus la
radiațiile electromagne tice emise de un telefon mobil, în această simulare nu s –
au mai modificat proprietățile materialelor dielectrice și conductoare,
păstrându -se cele inițiale. Corpul uman implementat în acest model este alcătuit
din peste două zeci e țesuturi bine definite, iar modificarea proprietăților lor nu
este necesară.
Pentru a fi posibilă generarea de radiații, s -au definit porturile pentru cele
patru antene identice. În următoarea figură este ilustrat locul în care portul este
creat pentru fiecare antenă.
Drawing unit 1 mm
Mesh resolution Very coarse
End frequency 1 GHz
Target frequency 550 MHz
Loss calculation (dielectrics) loseless
Loss calculation (conductors) loseless

52

Figura 3.34. Portul antenei
În figura anterioară este ilustrat portul pentru o singură antenă. Acesta este
amplasat între cele două componente ale antenei, unindu -le. Procesul este
similar și pentru celelalte trei antene. Odată create toate cele patru porturi, se
setează ca acestea s ă fie excitate simultan. Odată definite porturile antenelor, se
pot crea câmpurile electromagnetice care se doresc a fi studiate. Primul câmp
electromagnetic creat este cel îndepărtat pentru a fi posibilă vizualizarea lobilor
de radiații. Pentru a -l crea, se utilizează opțiunea ”Create EM Far Field”. Pentru
a fi posibilă crearea și ilustrarea altor proprietăți ale undelor electromagnetice,
se creează alte două câmpuri de analiză folosind opțiunile ”EM field, Plane” și
”EM Field, Partial Volume”.
3.5.5. Studierea distribuției componentelor undei electromagnetice în
interiorul modelului ”corp uman cu antene atașate”
În momentul în care câmpurile electromagnetice au fost definite, modelul
poate fi simulat. În urma simulării, aplicația EMPIRE XPU a afișat un g rafic
referitor la parametrii de împrăștiere. Acest grafic poate fi observat în
următoarea figură .

Figura 3.35. Graficul parametrilor de împrăștiere

53
Parametrii de împrăștiere sau S -parameters se referă la elementele unei
matrice de dispersie și descriu c omportamentul electric al rețelelor electrice
liniare atunci când sunt supuși unor stimuli stabilizați de semnale electrice.
În următoarea figură sunt ilustrați din mai multe unghiuri lobii de radiație
ai celor patru antene atașate pe modelul corpului uma n.

Figura 3.36. Lobii de radiație rezultați în urma simulării
Distribuția de putere este una neuniformă, valorile fiind cuprinse între -9
dBi și +6,1 dBi. Lobii de radiație nu ajung la extremitățile membrelor inferioare
datorită faptului că cele patru antene sunt amplasate în partea superioară a
corpului. În următoar ea figură este ilustrată acțiunea câmpului electric asupra
corpului uman.

Figura 3.37. Acțiunea câmpului electric asupra corpului
Pentru a fi posibilă ilustrarea câmpului electric s -a utilizat funcția ”Planar
EM Field”. Se poate observa în (Figura 3.37. ) că cele mai semnificative valori
ale câmpului electric se regăsesc în partea superioară a corpului uman, loc în
care sunt atașate cele patru antene. Datorită proprietăților conductoare ale
țesuturilor, câmpul electric este distribuit în întregul corp uma n. Buna

54
conductivitate a corpului uman este datorată în special faptului că majoritatea
țesuturilor au un conținut mare de apă.
În următoarea ilustrație se poate observa acțiunea câmpului magnetic
generat de cele patru antene asupra corpului uman.

Figura 3.38. Acțiunea câmpului magnetic asupra corpului
Câmpul magnetic nu are valori semnificative datorită mediului dielectric
în care acționează. Este bine știu faptul că în bioelectromagnetică, câmpul
magnetic nu este la fel de important ca permitivitatea el ectrică, conductivitatea,
câmpul electric sau rata specifică de absorbție a energiei. Acest concept este
datorat faptului că micile valori pe care câmpul magnetic le are în mediul
dielectric nu pot genera modificări majore asupra celorlalte procese.
Pentr u a se ilustra reprezentarea ratei specifice de absorbție a energiei, s –
a utilizat funcția ”Partial EM Field”. Puterea porturilor a fost setată la 1W, iar
”SAR averaging mass in g”=1. În următoarea figură se poate observa distribuția
SAR din interiorul cor pului uman.

Figura 3.39. Reprezentarea SAR din interiorul corpului uman
Pe de altă parte, in (Figura 3.39 .) se mai poate observa și modul în care
diferitele tipuri de țesuturi ale modelului sunt influențate de valorile ratei

55
specifice de absorbție. Zonele în care se regăsesc cele mai mari valori ale ratei
specifice de absorbție sunt acelea în care sunt amplasa te antenele. Așa cum s -a
demonstrat în prima parte a acestui capitol, câmpul electric are valori mai mari
în apropierea antenei, iar în aceste condiții, valoarea ratei specifice de absorbție
se mărește.
3.5.6. Studierea influenței pe care o are schimbarea sursei de radiații
Până în acest punct, în prezenta lucrare s-a studiat modul în care țesuturile
biologice din corpul uman sunt influențate de prezența câmpurilor
electromagnetice de radiofrecvență. Aceste câmpuri sunt generate de surse de
energie care su nt situate în imediata apropiere a corpului uman. În continuare
se va studia situația în care modelul de corp uman este expus unei bobine care
este situată pe sol, la o distanță de 1,2m. În (Figura 3.40) se poate observa
modelul descris anterior care urmea ză a fi studiat. În noul model s -a schimbat
frecvența de lucru, noua frecvență fiind 1MHz, din dorința de a avea o lungime
de undă mai mare și de a fi posibil în continuare transferul de energie la aceeași
putere, de 1W.

Figura 3.40. Modelul compus din bobina si corp uman
Despre bobină se poate spune că este responsabilă pentru emiterea de
radiații suficient de puternice care să ajungă la corpul uman. În următoarea
figură sunt ilustrate bobina și portul ei , care inițial are valoarea puterii de 1W.

56

Figura 3.41. Bobina și portul
Pentru simularea acestui model se vor defini două tipuri de câmpuri: unul
de tip ”Planar EM Field” și altul de tip ”Partial EM Field”. Ambele sunt
responsabile pentru studierea câmpului electromagnetic, dar din diferite
perspecti ve. În momentul în care câmpurile electromagnetice și locul în care se
realizează procesul de discretizare au fost definite, modelul este pregătit pentru
a fi simulat . În momentul în care calculele necesare simulării au fost finalizate,
se poate vizualiza primul dintre cele două câmpuri electromagnetice care au
fost definite, ”Planar EM Field”. Acest câmp este ilustrat în următoarea figură.

Figura 3.42. Analiza câmpului electric din spațiu pentru P=1W
După cum se poate observa în situația de față, valoril e câmpului electric
care ajung la corpul uman sunt considerabile mai mici față de celelalte două
situații în care sursa de energie era situată în imediata apropiere a țesuturilor
biologice. Valoarea puterii pe care sursa de radiații o are este de 1W, iar v alorile
care ajung la corpul uman sunt în jur de 210 mV/m. Se dorește ca aceste valori

57
ale câmpului electric să fie mai mari. Pentru a fi posibil, este necesară creșterea
puterii pe care o are portul. Chiar dacă inițial pare că decizia luată de a crește
puterea la 1000W este exagerată, intenția este de a ilustra impactul pe care îl
poate avea creșterea puterii de emisie. În următoarea figură este reprezentată
aceeași analiz a cu modific area anterior menț ionat ă.

Figura 3.43. Analiza câmpului electric din spațiu pentru P=1000W
Din (Figura 3.42.) și (Figura 3.43.) se poate observa că puterea pe care o
are sursa de radiație nu influențează forma câmpului electric, ci doar valorile
acestuia. Dacă în primul caz, valoarea maximă, cea din imediata apropiere a
portului, era de maximum 666,6 V/m pentru P=1W, în cel de -al doilea caz, în
același punct din spațiu, se regăsește o valoare de maximum 21,08 kV/m pentru
P=1000W.
Într-o altă ordine de idei , un alt factor important, pe lângă frecvență, care
determină impactul radiațiilor asupra organismului uman este reprezentat de
puterea de emisie. Așa cum s -a observat, prin modificarea puterii de emisie a
fost crescut și nivelul de putere absorbită de organism.
3.6. Co ncluzii referitoare la partea practic -aplicativă
Partea aplicativă a lucrării de licență s -a axat pe două mari aspecte care s –
au completat reciproc și eficient, iar pe baza acestora a fost posibilă obținerea
rezultatelor capabile să reflect e situații reale .
Prim ul dintre cele două aspecte abordate se referă la modelarea de țesuturi
biologice din corpul uman, respectând în aceeași măsură proprietățile
dielectrice și pe de altă parte modelarea a diferite tipuri de antene, capabile să
emită unde electromagnetice de radiofrecvență. Al doilea aspect a avut o
abordare mult mai complexă, pe baza căruia a fost posibilă simularea
distribuției undelor electromagnetice în structurile create. Toate aceste
procedee au ajutat la oferir ea explicațiilor cu privire la modul în care diferite

58
tipuri de țesuturi biologice din corpul uman absorb energia electromagnetică de
radiofrecvență.
Într-o altă ordine de idei, s -a evidențiat importanța proces ului de
discretizare al spațiului de calcul, fără de care, după cum s -a putut observa,
simularea unui model în mediul virtual este imposibilă. Referitor la acest
proces, s -a specificat faptul că poate fi de mai multe tipuri, iar în temeiul acestei
specificații s -a evidențiat modul în care, pe baza al egerii tipul de proces de
discretizare, utilizatorul este nevoit să realizeze un compromis între timpul
alocat și fidelitatea față de realitate. Prin urmare, în procesul de simulare nu
intervin doar cunoștințele tehnice aferente domeniului de lucru, ci și abilitățile
manageriale.
În concluzie, toate aspectele prezentate și demonstrate în acest capitol
practic -aplicativ pot ajuta în mărirea speranței de viață a unei persoane prin
prisma reducerii gradului de absorbție a puterii electromagnetice de către
corpul uman. Pe de altă parte, pe baza experimentelor efectuate în acest capitol,
se poate concluziona modul în care radiațiile de radiofrecvență sunt distribuite
în corpul uman și totodată și modul în care se poate reduce din impactul
acestora.

59
CONCLUZII GENERALE PRIVIND LU CRAREA DE
LICENȚĂ
În ideea în care comunicațiile radio sunt descoperite de mai mult de un
secol, chiar și în prezent acest fenomen nu a ajuns la stadiul de exhaustivitate,
noi descoperiri fiind făcute constant. Pentru noi, oamenii, comu nicațiile radio
reprezintă cea mai eficientă modalitate de a comunica cu o altă persoană aflată
la distanță. Referitor la complexitatea fenomenelor de actualitate din mediul
militar, comunicațiile reprezintă pilonul de bază pe care se fundamentează cele
mai multe dintre operații. Comunicațiile radio reprezintă în prezent un aspect
de referință pentru orice tip de misiune, indiferent de nivelul la care se operează
(tactic, operativ, strategic). Într -o altă ordine de idei, necesitatea comunicațiilor
a devenit un factor de importanță deosebită începând cu perioada Războiului
Rece, dar asta nu înseamnă că în timpul celor două Războaie Mondiale nu au
avut nicio importanță.
Un alt aspect al comunicațiilor radio se referă la undele electromagnetice
de radiofrecvenț ă emise și absorbite de corpul uman aflat în proximitate.
Tocmai din acest motiv am ales să concentrez lucrarea de licență pe aspecte le
referitoare la studierea distribuției radiațiilor de radiofrecvență absorbite în
corpul uman.
Pentru a fi posibilă îndeplinirea obiectivul propus de tema de licență:
”analiza distribuției puterii electromagnetice absorbită în interiorul corpului
uman expus câmpurilor electromagnetice de radiofrecvență”, s-a început prin a
studia aspecte teoretice referitoare la undele elec tromagnetice. Pe baza acestor
informații s-au fundamentat noțiuni cu privire la proprietățile dielectrice ale
țesuturilor biologice. În ajutorul lor s-au asimilat noțiuni cu privire la
dozimetrie și la caracteristicile antenelor.
În final, toate aceste no țiuni teoretice s-au materializat în partea practic –
aplicativă a lucrării în care, prin intermediul unui soft special dedicat, s -au
realizat diferite modele de antene și țesut uri biologic e sau corp uman. În urma
rulării în timp a modelelor create s -a obțin ut o distribuție a puterii
electromagnetice în interiorul structurii biologice, reprezentând astfel o situație
reală. Referitor la vastul domeniu al modelării și simulării, mulți oameni de
știință îl descriu ca fiind o mașină a timpului, care este capabilă , prin rularea
unui model în timp, să ofere informații cu privire la comportarea acestuia din
viitor. Insurmontabilul impediment care estompează considerarea modelării și
simulării ca o mașină a timpului intrinsecă este predictibilitatea cu inexactitate
a evenimentelor din viitor datorită imprevizibilității acestora.
De asemenea, un alt factor foarte important pentru propagarea undelor
electromagnetice în corpul uman se referă la caracteristicile de lucru. În
lucrarea de față, a tenția s -a concentrat pe variația frecvenței și a puterii de
emisie, demonstrând practic modul în care modificarea valorilor influențează
distribuția în țesuturi biologice.

60
Concluzionând, lucrarea de față poate fi tratată ca un articol științific, util
oricărei persoane deoarece fiecare dintre noi suntem expuși radiațiilor de
radiofrecvență și totodată toți ne dorim un stil de viață mai sănătos. Prin
însușirea a cunoștințe de bază despre ac est domeniu se pot conștientiza și evita
impactul asupra sănătății determinat de radiațiile de radiofrecvență.
Experimentele realizate în cadrul acestei lucrări au ca scop întărirea veridicității
informațiilor teoretice prezentate și totodată le clarifică . Pentru un militar din
arma comunicații și informatică, care lucrează foarte des cu tehnică care emite
radiații de radiofrecvență, însușirea informațiilor prezentate îl pot ajuta să aibă
,în primul rând, o activitate profesională mult mai eficientă și în a l doilea rând,
un o speranță de viață mai ridicată. Aceste două motive înaintate anterior fiind
piloni pe baza cărora s -au consolidat insistențele acestei lucrări cu privire la
reducerea de putere electromagnetică absorbită de corpul uman.

61
BIBLIOGRAFIE

Autori români:
1. Miclăuș Simona, Introducere în bioelectromagnetica microundelor ,
Sibiu, Universitatea ”Lucian Blaga”, 1999
2. Alimpie Ignea, Eugen Mârza, Aldo de Sabata, Antene și propagare ,
Timișoara, Editura de Vest , 2002
3. Iftode Cora, Referat de doctorat nr. 3 Modelare și simulare, Timișoara,
Universitatea Politehnică Timișoara, 2008
4. Irinel Casian -Botez, Structuri optoelectronice, Iași, Editura
CANOVA, 2001

Autori străini :
5. Northwestern University, Radiation Safety Handbook , Office for
Research Safety, 2010
6. P.J.B. Clarricoats, E.V. Jull, Propagation of radiowaves 2nd edition ,
London, The Institution of Engineering and Technology , 2003
7. Kwan -Hong, Non-Ionizing Radiations -Sources, Biological Effects,
Malaysia , Emissions and Exposures , University of Malaya, 2003
8. Cynthia Furse, Douglas A. Christensen, Carl H. Durney, Basic
introduction in bioelectromagnetics second edition , USA, CRC Press,
2009
9. Carl H. Durney, Habib Massoudi Magdy F. Iskander, Radiofrequency
radiation dosimetry handbook fourth edition , Brooks Ai Fo rce Base
10. Matthew N.O. Sadiku, Numerical Techniques in Electromagnetics
Second Edition, Washington D.C., CRC Press, 2001
11. John S Seybold, Introduction to RF propagation, New Jersey, John
Wiley and Sons, 2005
12. M. Reckeweg, C. Rohner, Antenna basics , Munchen, R ohde &
Schwartz, 2015
13. Mike Young, Randy Curry, Design and testing of helical antennas for
a RF test facility, Columbia, University of Missouri, 2012
14. Teddy Kurniawan, Analytical Methods for Near Field Radio
Frequency Dosimetry for Tissue Layers and Cellular Structures,
Australia, Swinburne University of Technology, 2004, p. 26 -30.

Dicționare:
15. ***, Dicționar explicativ al limbii române, București, 2009

Surse internet :
16. http://www.etc.upt.ro/wp –
content/uploads/2009/12/Discipline_specialitate_TST.pdf , accesat în
15.04.2018

62
17. http://www.ancom.org.ro/spectru -radio_2749 , accesat în 8.04.2018
18. http://www.anpm.ro/ro/ce -sunt-radiatiile , accesat în 24.11.2017
19. http://niremf.ifac.cnr.it/tissprop/htmlclie/htmlclie.php , accesat în
9.05.2018
20. http://galileo.phys.virginia.edu/classes/109N/more_stuff/Maxwell_Eq
.html , accesat în 25.06.2018