植入式微小型天线设计

发布时间：2017-09-24 09:42

  本文关键词：植入式微小型天线设计

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【摘要】：植入式医疗设备发展迅猛，应用广泛，在治疗和诊断方面均有所涉及。而随着微电子技术和工艺的不断进步，植入式医疗装置的内部电路尺寸越来越小，正在突破了一个又一个记录，从而也带动了整个植入式装置往小型化方向的发展。作为植入式医疗装置的重要组成部分，天线用于建立体内外数据通信，以便医生准确知道体内装置的工作状态，患者的生理状态，以便及时调整植入装置的工作模式。而为了适应整体装置尺寸的降低，缩小天线尺寸、提高天线工作性能已成为了研究人员必须要解决的问题。 本文第一章介绍了植入式天线的应用背景，以及在植入式医疗设备中的作用；第二章介绍了天线基本概念、给出天线的主要参数，阐述了微带天线的基本工作原理；第三章详细讨论了国内外的研究现状以及植入式天线的一般设计方法，，详细介绍了几种小型化设计的方法和作用；第四章中采用多种技术方法，设计出了工作在医疗设备通信服务频段上（MICS，402～405MHz）的三种不同形式的微小型植入式微带天线，采用基于有限元分析方法的设计软件HFSS建立天线模型和对应天线工作环境的人体组织模型；结合谐振曲线和远场增益的仿真结果，重点分析各种结构参数对天线主要性能的影响；并计算出天线谐振点附近的输入阻抗、阻抗带宽、辐射方向图、远场最大增益等重要参数；为保证人体辐射安全性，考察了比吸收率（SAR）的值和分布情况，计算符合人体安全标准的供电功率；第五章中选取3层矩形螺旋天线进行实际的加工制作；通过在实验室的动物组织样品实验、动物体实验以及在微波暗室的测量，对加工成品进行了的测试和分析，验证了实际工作性能与仿真的一致性。
【关键词】：植入式医疗装置 PIFA MICS频段 小型化 仿真 动物实验
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 生物电磁学10-11
• 1.1.1 生物电磁学简介10
• 1.1.2 电磁场与生物医学应用10-11
• 1.2 植入式电子系统11
• 1.3 通信技术与医学诊疗11-13
• 1.3.1 通信与医疗应用11-12
• 1.3.2 植入式装置通信系统12-13
• 1.4 植入式医疗装置中的天线13-16
• 1.5 电磁辐射生物学效应16-18
• 1.5.1 比吸收率 SAR 的基本概念17-18
• 1.6 研究工作18-20
• 第二章 天线概述20-30
• 2.1 天线基本参数介绍20-24
• 2.1.1 输入阻抗20-21
• 2.1.2 天线效率21
• 2.1.3 方向性和增益21-23
• 2.1.4 极化特性23
• 2.1.5 频带宽度23-24
• 2.2 微带天线24-26
• 2.2.1 微带天线基本结构24
• 2.2.2 微带天线辐射机理24-25
• 2.2.3 馈电方式25-26
• 2.3 主要分析方法26-28
• 2.3.1 矩量法26-27
• 2.3.2 时域有限差分法27
• 2.3.3 有限元法27-28
• 本章小结28-30
• 第三章 植入式天线设计30-42
• 3.1 基本结构30-31
• 3.2 介质板板材31
• 3.3 外部的封装31-32
• 3.4 小型化技术32-34
• 3.4.1 使用高介电常数基底材料32-33
• 3.4.2 添加短路探针33
• 3.4.3 加大电流路径33-34
• 3.5 人体模型34-38
• 3.5.1 人体组织电参数34-36
• 3.5.2 仿真模型36-38
• 3.6 天线设计的分析和优化策略38-40
• 本章小结40-42
• 第四章 MICS 频段天线设计42-62
• 4.1 蜿蜒天线42-47
• 4.1.1 基本结构42-44
• 4.1.2 参数建模44-45
• 4.1.3 基本性能45-47
• 4.2 螺旋天线47-57
• 4.2.1 基本结构47-49
• 4.2.2 参数研究49-53
• 4.2.3 性能和比较53-57
• 4.3 圆形螺旋天线57-61
• 4.3.1 基本结构57-58
• 4.3.2 参数和性能58-61
• 本章小结61-62
• 第五章 测试与实验62-72
• 5.1 天线的加工样品62-63
• 5.2 动物组织样品测试63-69
• 5.2.1 谐振曲线的测试63-67
• 5.2.2 远场性能测试67-69
• 5.3 动物测试69-71
• 5.3.1 手术过程69-70
• 5.3.2 实验结果70-71
• 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 参考文献74-78
• 在学期间学术成果情况78-79
• 指导教师及作者简介79-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：910724