Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Nouveau modèle de jonction équivalente pour l’analyse de l’absorption.

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1 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Nouveau modèle de jonction équivalente pour l’analyse de l’absorption en zone de champ réactif * B. Derat, † J.-Ch. Bolomey * SAGEM SA, 2 rue du Petit Albi, 95801 Cergy Pontoise Cedex, France benoit.derat@sagem.com † Supélec, Département de Recherche en Électromagnétisme 3 Rue Joliot-Curie, 91192 Gif-sur-Yvette, France bolomey@supelec.fr

2 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Introduction   Quelle est la puissance maximale que l’on peut espérer extraire d’un volume donné dans le champ proche d’une antenne fixée? Dans quelles conditions? Analogie avec la puissance disponible d’un générateur.   Réponse partielle apportée par la modélisation numérique ou l ’expérimentation pour des cas particuliers: difficile d’en déduire des tendances et de mettre en évidence des limites générales.    Introduction d’un modèle analytique de jonction/circuit équivalent(e) permettant d’analyser les mécanismes de dissipation: transfert de puissance d’une antenne vers un objet dissipatif situé en zone de champ proche réactif  transfert de puissance d ’un ensemble de générateurs vers une jonction linéaire.

3 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Des problèmes récurrents…  Antenne (mono/multiaccès) - Puissance reçue ? - Puissance reçue maximale ?  Patient sous hyperthermie - Localisation de la puissance ? - Puissance maximale ?  Produit sous traitement RF/MO - Uniformité de la puissance ? - Puissance maximale ?  Usager/Fantôme avec mobile - SAR ? - SARmin, SARmax ? Puissance rayonnée Puissance dissipée Puissance reçue Puissance extraite

4 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Le point de vue des circuits  Facteur de charge  Puissance disponible

5 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Application du développement modal à l’analyse des mécanismes d’absorption en champ proche (1)   Référentiel centré sur O’ : ( b’) modes sortants uniquement   Référentiel centré sur O : ( a ) modes entrants + ( b ) sortants Quelle puissance électromagnétique peut-on extraire du volume r<R? Source rayonnant en espace libre O’ O R source b’ n rsrs bnbn anan

6 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Application du développement modal à l’analyse des mécanismes d’absorption en champ proche (2) Source rayonnant en présence d’un objet dissipatif O’ O R source b’ n rsrs bnbn anan charge

7 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Source rayonnant en présence d’un objet dissipatif séparable Objet dissipatif homogène (nombre d’onde k L ) : N  |k L |R Application du développement modal à l’analyse des mécanismes d’absorption en champ proche (3) n 1 E g,n …… Z g,n Z Ln anan bnbn N 2

8 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Transfert de puissance entre un fil source et un cylindre homogène à pertes (1) k,  377   r =1,  0 S/m k L,  L  53,9+12,8   r =42,  1 S/m Puissance dissipée/Puissance rayonnée Distance Rayon

9 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Transfert de puissance entre un fil source et un cylindre homogène à pertes (2) n-th order mode cut-off : kR = n Impédances des générateurs équivalents R = 100mm  g,n >1 N =  |k L |R  = 13 RésistanceRéactance / Résistance Rayon

10 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Transfert de puissance entre un fil source et un cylindre homogène à pertes (3) |(  L -  ) / (  L +  )| = 75% R k L,  L k,  anan bnbn  n = b n / a n R = 100mm Coefficients de réflexion modaux n 

11 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Transfert de puissance entre un fil source et un cylindre homogène à pertes (4) R = 100mm 1-|(  L -  ) / (  L +  )|²  44% N =  k L R  = 13 Facteurs de charge

12 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Transfert de puissance entre un fil source et un cylindre homogène à pertes (5) R = 100 mm, d= 0mm N =  |k L |R  = 13  10 -56  10 +54 Available power P a,n  +  as n  +  Load factor  L,n  0 as n  0

13 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Transfert de puissance entre un fil source et un cylindre homogène à pertes (6) d (mm)

14 Division Téléphones Mobiles 2 ndes Journées Scientifiques du CNFRS, 24-25 Février 2005 Conclusion et Perspectives   Modèle de jonction équivalente  introduction des concepts de puissance disponible et facteur de charge en champ EM  nouvel outil pour obtenir des tendances et limites d ’absorption en champ proche.   Ce modèle peut être étendu à des problèmes plus réalistes et complexes. Mais les résultats trouvés dans le cas canonique choisi permettent déjà de mieux comprendre l ’influence de certains paramètres (taille de l’objet dissipatif, sa forme, constantes diélectriques, distance antenne-objet…).   Travaux en cours et publications à venir :   application à la compréhension du SAR en téléphonie mobile (ICONIC ’05),   déduction de bornes supérieure et inférieure de puissance absorbée dans une charge donnée dans le champ proche d’une antenne (AP-S ’05, JEWA)   influence d ’un objet dissipatif sur les performances des antennes.