[发明专利]一种谐振辐射装置传输功率和比吸收率的仿真外推方法

权利要求书

1.一种谐振辐射装置传输功率和比吸收率的仿真外推方法，其特征在于：谐振辐射装置包括矩形波导谐振腔(1)，所述矩形波导谐振腔(1)内部两端对称设置有支撑组件(2)，所述支撑组件(2)末端连接有培养皿(3)，所述培养皿(3)内部设置有细胞样品，所述细胞样品为细胞单层，所述矩形波导谐振腔(1)通过底部中心安装孔连接于射频连接器(5)，所述射频连接器(5)上侧连接有耦合探针(4)；

所述谐振辐射装置传输功率和比吸收率的仿真外推方法包括以下步骤：

步骤1、对空载的谐振辐射装置用时域有限差分算法建模仿真并记录电场波形：

对空载的谐振辐射装置建模，设置时域有限差分算法的空间分辨率，将实体模型剖分为网格模型，设置各种材料的电磁参数，设置正弦波激励源的频率；仿真激励开始后谐振辐射装置内部的电场变化，找出驻波振幅最大的位置，记录该点的电场波形，观察到电场波形的包络线出现第三个极值时停止仿真；

步骤2、计算传输功率：

扫描驻波振幅最大位置的电场波形，定位各个峰值的取值和时刻，对相邻的峰值分段做曲线拟合，构成包络线；扫描完整的包络线，确定其前三个极值E₁、E₂、E₃，根据E₁、E₂、E₃和稳定的电场振幅E_s之间构成的等比数列关系，用E₁、E₂、E₃外推出E_s，用E_s计算传输功率P_inc；

步骤3、对加载细胞样品的谐振辐射装置用时域有限差分算法建模仿真并记录电场波形：

对加载细胞样品的谐振辐射装置建模，用时域有限差分算法剖分模型，设置材料的电磁参数和正弦波激励源的频率，仿真激励开始后谐振辐射装置内部的电场变化；在细胞单层中设置N个关键点，记录关键点的电场波形，观察到所有电场波形的包络线均出现第三个极值时停止仿真，记录细胞样品中各点在最后一个正弦波周期的电场振幅；

步骤4、计算比吸收率：

提取细胞单层中第i个关键点的电场波形的包络线，确定其前三个极值E_1i、E_2i、E_3i；用E_1i、E_2i、E_3i外推出第i个关键点的稳定的电场振幅E_si,确定E_si与最后一个正弦波周期内的电场振幅E_ti的比例c_si；用c_si(i＝1,2，…，N)将细胞单层中任意一点p(非关键点)在最后一个正弦波周期内的电场振幅E_tp折算为稳定的电场振幅E_sp；用E_sp计算点p的比吸收率SAR_p，关键点i的比吸收率SAR_i则根据E_si计算。

2.根据权利要求1所述的一种谐振辐射装置传输功率和比吸收率的仿真外推方法，其特征在于，步骤2中所述等比数列关系如下：

3.根据权利要求2所述的一种谐振辐射装置传输功率和比吸收率的仿真外推方法，其特征在于，步骤2中所述外推电场振幅公式和传输功率计算公式如下：

其中：P_inc为传输功率，P_t是单位电场振幅对应的传输功率，对矩形波导谐振腔：

其中：a和b是矩形波导谐振腔的宽度和高度，λ和η是自由空间中的波长和波阻抗。

4.根据权利要求1所述的一种谐振辐射装置传输功率和比吸收率的仿真外推方法，其特征在于，步骤3中所述在细胞单层中设置N个关键点的方法如下：

N个关键点在细胞单层中均匀分布，N＝1时，唯一的关键点设置在细胞单层的中心，N＝7时，增加的6个关键点均匀分布在细胞单层的边缘，继续将7个关键点连线，构成6个等边三角形，又可以在各个等边三角形的中心增加6个均匀分布的关键点，得到N＝13个关键点，以此类推，可以继续将关键点增加到N＝37，N＝97。