1材料与方法
1.1中国人头模型的建立
人头模型的重建使用了中国国家标准的人头和脸部的物理参数，在1998年出版的标准号为GB/T2428-1998：成年人的头部-脸部维度（GB/T[8]），其根据5百分位、50百分位、95百分位的统计结果规定了头部和脸部的41个外形尺寸参数。这些外形参数是分别通过11150位成年男性和女性获得的。我们采用了95百分位的男性数据重建了中国人头部模型（CHP）。CHP的CAD模型通过Maya平台建立（http://www.autodesk.com/products/autodesk-maya/overview步骤如下：（1）将从GB/T获得的正面和侧面人头图像导入Maya（图1-1）；（2）建立一个网格化的立方体包围参考图像（图1-2）；（3）建立头部的初步轮廓（图1-3）：（4）根据GB/T设置模型参数（图1-4）；（5）对表面进行平滑后模型即可使用（图1-5）；（6）将模型导入3dsMax（http://www.autodesk.com/products/autodesk-3ds-max/overview）以生成均匀的2mm厚度脑壳模型（图1-6）；（7）耳廓（厚度）根据[1]中所描述的修改（图1-7）；（8）CHP的CAD模型建立完成（图1-8）。依据IEEE1528来定义耳廓上点、线的位置。点M是嘴部参考点，LE是左耳参考点（ERP），RE是右耳参考点（ERP）（如图2a，2b，2c）。由两耳和嘴部参考点构成的平面称为参考平面，它包括了B-M（Back-Mouth）线。为了便于被测设备的放置，N-F（Neck-Front）线应该在两侧沿着耳朵前截面的边缘画成穿过每个ERP的直线。
1.2手机模型
我们建立工作在896MHz可计算的手机模型（图3），假设手机模型主要部件电特性是非色散的（表1），图3给出了该手机模型的S参数。模拟计算中我们设计了贴脸和15°倾斜位置[9]均进行了数值估计（图4）。2.3计算方法我们使用基于时域有限差分法（FDTD）的求解器SEMCADX（http://www.speag.com/news-events/news/simulation/semcad-x-v14-8-3-update-release/）计算射频电磁场在人头模型中的SAR分布。头部模型采用的离散网格时间步长为1.8ps，每次仿真采用5个周期，8层的PML[10]应用于模型中。
2结果
2.1中国人头部模型物理参数比较
通过测量得知CHP与GB/T的差异小于4%。CHP与SAM模型存在比较大的差异。总体来看，SAM模型要比CHP大的多。因为耳廓被简化和压缩所以相关的部分参数并不适用于研究，因此耳朵的特征点被取消并不被测量。
2.2最大空间平均SAR
图5和6列出了最大空间平均SAR。我们将天线馈入功率归一到1W来抵消由于天线建模不准确导致阻抗失配引起的差异[11]。最大空间平均SAR值的结果列在表2。
3讨论
中国人头模型的尺寸与GB/T中第95百分位的成年男性数据非常相近，该模型可以有效的代表95百分位的中国男性模型。从上述计算情况，无论最大SAR值出现在贴脸或者倾斜位置，SAM与CHP结果相同。同样需要提到的是，最大的SAR值在两个模型的差别小于5%。考虑到SAR评估的不确定性在30%，这个差别是有效的。2003年的IEEE1528上发表了关于局部半径越大的头部模型可以减小模型到手机间的距离，且该模型会产生更大的SAR值[9]。CHP虽然略小于SAM，但是CHP却有着较大的局部曲率半径。在贴脸状态下，第一个接触点出现在耳廓的位置，第二个则是出现在颧骨上。CHP的两耳屏间宽到面宽的比是1.05（151.3cm/143.9cm），SAM的则是1.08（152.7cm/141.9cm）。这就意味着两个接触点间的弯曲CHP要比SAM的小。因此，这就不难发现其他的头部模型对于特定手机产生更大的SAR值要高于SAM模型。相反，这就更加支持了具有局部半径较大的头部模型更容易产生较大的SAR值。CHP和SAM具有相同的参考点，因此，IEEE1528的评估标准同样适用于CHP，对于两种头部模型的不同操作导致的定位差异是可比较的，因此，CHP可以作为评估定位变化或者实验室内部的一种比较工具。
4结论
通过3D建模软件，我们根据中国国家标准中描述的第95百分位值和参数建立了头部模型，模型外壳与耳廓的结构和厚度严格按照SAM模型来实现。该手机模型在仿真时用来计算，使用IEEE1528中相同的协议评估计算空间平均SAR值。对最大空间平均SAR值经过形态特征转变进行了讨论，该结果支持SAR的评估结果与SAM模型的一致性。所开发的仿真头部模型为评估不同实验室间存在的差异化提供了一个途径，它在数值计算上的应用也有利于评估由物理模型差异所引起的SAR值差异，从而支持在保持满足标准的同时寻找SAR值最差状态的相关研究。
作者：邵青 单位：工业和信息化部电信研究院泰尔终端实验室环境与安全部
