植入式微小型天线设计

【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。
【作者】吴昊；
【导师】方强；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，机械工程，2013，硕士
【关键词】植入式医疗装置；PIFA；MICS频段；小型化；仿真；动物实验；

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