Reconstruction super-résolue du champ électrique d'évaluation de l'exposition aux ondes millimétriques basée sur un GAN guidé par gradient et la représentation intégrale des ondes planes

Shiwei YI ,  

Congsheng LI ,  

Tongning WU ,  

Abstract

Ces dernières années, l'évaluation précise du niveau d'exposition humaine aux ondes millimétriques (mmWave) dans le champ électrique (E-field) est devenue essentielle pour la santé et la sécurité publiques. Selon les normes de la Commission électrotechnique internationale (IEC) et de l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) (norme IEC/IEEE 63195-2), l'évaluation de l'exposition électromagnétique millimétrique nécessite des données de distribution du champ électrique à haute résolution spatiale. Cette étude propose un réseau antagoniste génératif (GAN) combinant une perte de gradient de champ électrique, nommé EFGraGAN, pour la reconstruction super-résolue du champ électrique des ondes millimétriques. L'introduction de la perte de gradient de champ électrique permet au réseau d'apprendre simultanément l'amplitude locale de l'intensité du champ et la structure spatiale, améliorant ainsi la précision de la reconstruction de la carte du champ électrique et enrichissant les détails structuraux. Pour améliorer la généralisation du modèle sur différents types d'antennes, une représentation intégrale des ondes planes (PWIR) et une génération d'incidence paramétrique aléatoire ont été utilisées pour créer un jeu de données d'entraînement simulant une diversité de distributions de champ. Combinée à l'interpolation bilinéaire, cette méthode a permis une reconstruction à haute résolution dans les bandes de fréquences 30 GHz et 60 GHz, répondant aux exigences de la norme IEC/IEEE 63195-2 pour l'évaluation de l'exposition. Les résultats des simulations numériques montrent que, dans un scénario de matrice de dipôles 4×4 (fréquence jusqu'à 60 GHz), l'erreur relative moyenne maximale (MRE) de la reconstruction de la distribution du champ dans un modèle cutané est inférieure à 9 % avec EFGraGAN, surpassant les méthodes traditionnelles d'interpolation linéaire et les modèles GAN. De plus, cette méthode montre une forte robustesse au bruit, promettant de soutenir les systèmes de mesure actuels pour une évaluation précise et efficace de l'exposition aux ondes millimétriques.

Keywords

reconstruction de champ; réseau antagoniste génératif (GAN); exposition aux ondes millimétriques (mmWave)

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