Αξιολόγηση της έκθεσης του ανθρώπου σε κοντινό πεδίο κεραίας 5G

• Κύριος συγγραφέας: Σολωμού, Ασημίνα
• Άλλοι συγγραφείς: Solomou, Asimina
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Ασύρματα δίκτυα 5G; Ραδιοκύματα; SAR; 5G antenna; mm-Waves

Την τελευταία δεκαετία, η τεχνολογία ασύρματων επικοινωνιών έχει γίνει ιδιαίτερα σημαντική. Η νέα γενιά ασύρματων δικτύων (5G) θα φέρει επανάσταση και θα μεταμορφώσει τον κόσμο των ασύρματων επικοινωνιών προσφέροντας ασύλληπτες ταχύτητες μετάδοσης , σημαντικά λιγότερη καθυστέρηση, υψηλότερο αριθμό διασυνδεδεμένων συσκευών (IoT) ενώ θα καθιστά δυνατή την εικονικοποίηση του δικτύου (network slicing). Ωστόσο , η αύξηση των πηγών εκπομπής ραδιοκυμάτων σε συχνότητες 5G έχει ανησυχήσει την κοινή γνώμη σχετικά με τις αρνητικές επιπτώσεις που μπορεί να έχει μακροπρόθεσμα στην υγεία η τεχνολογία 5G. Εκτός του ότι μπορεί να είναι καρκινογόνα, υπάρχει και η πεποίθηση ότι η έκθεση σε ακτινοβολία προερχόμενη από πηγές 5G θα προκαλέσει πολλές παθήσεις.Στόχος της συγκεκριμένης διπλωματικής είναι η σχεδίαση και η αξιολόγηση των κεραιών που λειτουργούν στις νέες ραδιοσυχνότητες του φάσματος του 5G καθώς επίσης και η μελέτη της αλληλεπίδρασης τους με τον ανθρώπινο οργανισμό στο κοντινό τους πεδίο. Πιο συγκεκριμένα, στο κεφάλαιο 1 γίνεται μια περιεκτική περιγραφή των ασύρματων δικτύων καθώς και μια σύντομη ανασκόπηση των προγενέστερων τεχνολογιών ασύρματης επικοινωνίας μέχρι το 5G. Αναλυτικότερα παρουσιάζεται η επερχόμενη τεχνολογία 5G και τα βασικά χαρακτηριστικά της, που είναι ο συνδυασμός των ζωνών χαμηλών και υψηλών συχνοτήτων για την καλύτερη αξιοποίηση φάσματος , οι τεχνικές διαμόρφωση δέσμης (beamforming) που υποστηρίζουν την τεχνολογία massive-MIMO και η εικονικοποίηση και κατάτμηση του δικτύου(virtualization & slicing). Στο κεφάλαιο 2 εστιάζεται η προσοχή στα όρια επιτρεπτής έκθεσης του κοινού στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που έχουν θεσμοθετηθεί από τους σχετικούς υπεύθυνους φορείς σε παγκόσμιο και εγχώριο επίπεδο. Στο ίδιο κεφάλαιο δίνεται αναλυτικά ο ορισμός του Ρυθμού Ειδικής Απορρόφησης (SAR – Specific Absorption Rate) που αποτελεί το μέγεθος που εκφράζει τον ρυθμό απορρόφησης της ακτινοβολίας ραδιοσυχνοτήτων από τους ιστούς του ανθρώπινου σώματος. Στο κεφάλαιο 3 δίνεται ο ορισμός και τα βασικά χαρακτηριστικά των κεραιών όπως επίσης και μια σύντομη περιγραφή των κεραιών μικροταινίας και διπόλου οι οποίες χρησιμοποιούνται αργότερα στις προσομοιώσεις. Τέλος , παρουσιάζονται βασικά μοντέλα προσομοίωσης των ηλεκτρομαγνητικών ιδιοτήτων του ανθρώπινου οργανισμού τα οποία επίσης χρησιμοποιούνται αργότερα κατά την διαδικασία των πειραμάτων. Στο κεφάλαιο 4 με την χρήση του εμπορικού λογισμικού HFSS της εταιρίας Ansys πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις των κεραιών της βιβλιογραφίας στον ελεύθερο χώρο για τις συχνότητες f=3.5GHz και f=26GHz και παρουσιάζονται οι επιδόσεις συντονισμού και ακτινοβολίας αυτών. Στο κεφάλαιο 5 μελετάται η επίδραση των ανθρώπινων ομοιωμάτων στην συμπεριφορά των κεραιών του κεφαλαίου 4 καθώς επίσης και οι μεταβολές της τιμής και της κατανομής του SAR για κάθε διαφορετικό ομοίωμα στις υπό εξέταση αποστάσεις από την κεραία των 5,10,20 mm. Για την συχνότητα των 26 GHz , η οποία ανήκει στην ζώνη των υψηλών συχνοτήτων ( mmWaves) , έγινε η σχεδίαση μιας συστοιχίας κεραιών αποτελούμενη από τέσσερα δίπολα με στόχο την ενίσχυση του σήματος και την δημιουργία μιας πιο κατεθυντικής δέσμης. Οι προσομοιώσεις αυτού του κεφαλαίου έγιναν με την χρήση του λογισμικού Sim4Life. Τέλος, στο κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται περιεκτικά τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα διπλωματική , καθώς και προτάσεις για μελλοντικές προεκτάσεις αυτής.