【摘要】：伴隨著電子科學時代的發(fā)展,醫(yī)療電子產(chǎn)品應運而生。體內植入技術可用于監(jiān)測人體的信息,將獲得的實時信息通過無線鏈路傳輸?shù)酵獠刻炀�,建立起生物遙測系統(tǒng)。但是植入式醫(yī)療設備的使用壽命問題也是醫(yī)療科技發(fā)展的一大難題,因此無線能量傳輸(WPT)系統(tǒng)的研究就為這些植入式醫(yī)療設備提供了新的可能。本文針對心臟起搏器設計了一款超寬帶可植入天線,并基于磁耦合諧振無線能量傳輸?shù)臋C理,設計了應用于人體可植入設備的WPT系統(tǒng),并利用新型電磁超材料對初始WPT系統(tǒng)進行了優(yōu)化改進。最后,為可植入WPT系統(tǒng)設計了一款整流電路。本文工作分為四個部分:第一部分:對可植入天線,WPT技術,電磁超材料,整流電路進行調研及理論分析,為后續(xù)可植入天線的設計及WPT系統(tǒng)的建立奠定了基礎。第二部分:首先以PIFA天線為基礎,利用PIFA天線尺寸小,增益高等優(yōu)點設計了2.4GHz單頻可植入天線以及小型化雙頻可植入天線。研究了天線的優(yōu)化設計過程,并討論了在工作頻點處的天線電場分布特性,以及天線增益問題。其次,為了將磁諧振耦合無線能量傳輸技術應用到可植入系統(tǒng)中,本文利用線圈天線形式針對心臟起搏器提出了一種性能更優(yōu)的超寬帶可植入天線。該天線的設計過程是通過引入分離諧振環(huán)從而實現(xiàn)其超寬帶特性。為了確定其工作機理,對天線進行了三種模型分析,得出了其工作頻點激發(fā)的原理及過程。同時為了驗證其是否適用于其他可植入設備,還對不同模擬環(huán)境下的天線進行了仿真分析,驗證了其廣泛的適用性。為了確保生物安全性,對天線所需生物膜材料以及工作時的SAR值均進行了考慮與分析。第三部分:首先設計了一款工作在430MHz的外部發(fā)射天線,與超寬帶可植入天線組成了一個針對心臟起搏器的初始WPT系統(tǒng)。不僅分析了該系統(tǒng)合適的傳輸距離,傳輸效率,還針對可植入天線的兩種位置偏移情況,分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后指出,由于人體組織的特殊環(huán)境,該初始系統(tǒng)存在能量傳輸距離較近以及傳輸效率較低的不足。第四部分:首先分析了左手材料及磁負超材料的電特性,設計了一款磁負超材料單元。然后,針對初始WPT系統(tǒng)存在的不足,利用磁負單元特性,將所設計的磁負單元組成了2×2的超表面陣列,加入到可植入WPT系統(tǒng)中。與原始系統(tǒng)進行對比,在收發(fā)天線相距50mm時,改進后的WPT系統(tǒng)比原始系統(tǒng)的傳輸系數(shù)S_(21)增大了11dB。最后,設計了一款針對可植入WPT系統(tǒng)用于低輸入功率下的整流電路。該電路工作在430MHz,在低輸入功率下,整流電路效率達到了70%。
【圖文】：

第一章 緒論3圖1.1 三頻段可植入天線示意圖使用壽命亦是可植入天線的一個巨大的挑戰(zhàn)。因此，很多國內外學者開始研究多頻段可植入天線設計，分別對應天線數(shù)據(jù)傳輸功能以及模式喚醒或者能量傳輸功能，從而減小設備電量損耗，增加電池的使用期限[22-29]。醫(yī)療植入通信服務（MICS，402-405MHz）頻段，以及工業(yè)、科學和醫(yī)療（ISM，433-434.8MHz，902 928MHz

第一章 緒論等人在同年分析并實現(xiàn)了 13.56 MHz 無線功率傳輸（分組成：D 類功率放大器（D-PA），雙諧振線圈，整利用諧振線圈的傳遞特性，導出最佳阻抗，以使功率器和 DC / DC 轉換器來滿足該阻抗要求。由阻抗不匹％。當負載是電阻器時，，系統(tǒng)效率可以達到 73％。當統(tǒng)效率可以達到 66％。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH77;TN827

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