调幅射频电磁场人体辐照实验系统的设计与实现

蓝茂英+蔡林波+邓官华+段松+熊威+李晓东+辛学刚

摘 要： 设计可用于调幅射频电磁场生物效应研究的人体辐照平台，分别从硬件系统部分和软件系统部分两方面进行介绍。硬件系统由射频信号发生模块、功率放大模块、阻抗匹配模块以及发射天线构成，其接收到由软件系统发出的载波、调制频率、调制深度以及功率参数指令后，进而实时产生相应的调幅射频电磁场。实际测量结果表明，设计的调幅射频电磁场人体辐照实验系统具有良好的性能参数，该系统为人体调幅射频电磁场生物效应研究提供一个使用方便、参数可控的电磁辐照平台。

关键词： 调幅射频电磁场； 生物效应； 电磁辐照系统； 电磁仿真； FDTD； 匹配电路

中图分类号： TN761.2?34； R318 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）06?0104?05

Abstract： A human body irradiation experimental system used for studying biological effects of amplitude?modulated radiofrequency electromagnetic field was designed. The system are introduced in the aspects of hardware system and software system respectively. The hardware system which is composed of radiofrequency signal generating module， power amplification module， impedance matching module and transmitting antenna receives parameter instructions of carrier wave， modulation frequency， modulation depth and power issued by the software system， and then generates the corresponding amplitude?modulated radiofrequency electromagnetic field in real time. The actual measurement results show that the designed human body irradiation experimental system for amplitude?modulated radiofrequency electromagnetic field has good performance parameters， and can provide an easy?to?use and parameter?controllable electromagnetic irradiation platform for biological effect research on human body amplitude?modulated radiofrequency electromagnetic field.

Keywords： amplitude?modulated radiofrequency electromagnetic field； biological effect； electromagnetic irradiation system； electromagnetic simulation； FDTD； matching circuit

电磁场与生物体相互作用时，会产生电磁生物效应，包括热效应和非热效应[1]。近年来，电磁场的生物效应及治疗作用愈加受到人们关注，成为了国际电磁学届研究的热点，包括低频磁场[2]、肿瘤治疗场[3]、毫米波[4]、调幅射频电磁场[5?7]等，已运用于肿瘤和增生性疾病的治疗研究。Costa和Pasche等给癌症患者口含的勺状天线施加特定频率调制的调幅射频电磁场[5?6]，发现可以对患者产生一定的治疗作用，有望成为一种新的肿瘤治疗方法，但其具体作用机制还不清楚，需要更加深入的研究。

辐照设备系统是开展电磁场生物效应研究的基础。目前，电磁场生物效应研究的辐照设备按照生物实验可分为在体照射和离体照射系统[8?10]，主要有横电磁室、波导、喇叭天线和共振腔等辐照设备。……