采用电场分割法的电流耦合人体通信等效电路模型

作     者：陈志英 张志强 龚赞 CHEN Zhiying;ZHANG Zhiqiang;GONG Zan

作者机构：厦门理工学院电气工程与自动化学院福建厦门361024 

出 版 物：《武汉大学学报（工学版）》 (Engineering Journal of Wuhan University)

年 卷 期：2022年第55卷第1期

页      面：71-77页

核心收录：

学科分类：080804[工学-电力电子与电力传动] 0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：福建省自然科学基金项目(编号:2018J01565) 厦门理工学院科研攀登计划项目(编号:XPDKQ18021) 厦门理工学院高层次人才项目(编号:YKJ19016R)。 

主　　题：电流耦合人体通信 电场分割法 等效阻抗 等效电路模型 信道电压增益 

摘      要：针对电流耦合人体通信信道传输特性缺少简单、快速、有效的理论分析方法,提出了一种基于电场分割的电流耦合人体通信等效电路模型。以人体手臂为对象,按轴向、径向与环向进行几何分割,再根据电导、电容定义及4阶Cole-Cole模型计算分割后各区域的等效阻抗,进而获得人体手臂的等效电路模型。利用回路电流法计算分析10 kHz~10 MHz频率下等效电路模型,结果显示人体手臂信道电压增益随频率、发送电极夹角增大呈上升趋势,而随信道长度增加呈下降趋势。最后,采用COMSOL Multiphysics建立有限元仿真模型,仿真结果表明在10 kHz~1MHz频率范围内其与等效电路计算结果误差较小,变化规律一致,有效证明了等效电路模型在低频电流耦合人体通信的适用性和正确性。