【摘要】：可植入醫(yī)療設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)人體生理參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè),采用無(wú)線通信方式可以將植入設(shè)備采集的信息傳輸?shù)襟w外。天線是無(wú)線可植入設(shè)備的重要部件,小型化與寬頻帶是天線設(shè)計(jì)的重要指標(biāo),但二者相互制約不易實(shí)現(xiàn)。本論文針對(duì)植入天線設(shè)計(jì)的難題,研究了醫(yī)療植入通信服務(wù)(Medical implant communication services,MICS)頻段與人體局域通信(Human Body Communication,HBC)頻段的天線設(shè)計(jì)方法,提出了幾種新型可植入天線,主要內(nèi)容如下:(1)對(duì)于MICS頻段天線,基于24μm柔性襯底設(shè)計(jì)了新型天線,采用共面波導(dǎo)饋電使得天線具有寬頻帶,輻射部分采用多層彎折的帶線以獲得天線的小型化,天線結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱,尺寸為12mm×13mm,測(cè)試的-10dB帶寬為270-420MHz。在此天線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將天線沿著對(duì)稱邊切半,切半天線的尺寸縮減為12mm×7mm,測(cè)試的-10dB帶寬為260-600MHz,仍然保持寬頻帶特性。(2)對(duì)于MICS頻段天線,本文仿真分析了防水材料厚度、防水材料與空氣之間的縫隙寬度、不同的人體組織等因素對(duì)天線頻率特性的影響,發(fā)現(xiàn)天線諧振頻率隨著防水材料厚度而升高,而空氣縫隙也會(huì)引起天線諧振頻率的升高并且導(dǎo)致反射系數(shù)增大、天線帶寬惡化,天線在不同的人體組織中S11曲線有明顯變化。論文首次給出MICS頻段天線在人體內(nèi)部的諧振頻率與在自由空間中諧振頻率關(guān)系,天線從空氣中放入到肌肉組織中,諧振頻率往低頻偏移大約700MHz。(3)對(duì)于HBC頻段天線,設(shè)計(jì)了三款新型螺旋結(jié)構(gòu)天線,螺旋線纏繞在半徑為7mm高度為20mm的空心圓柱體外表面,內(nèi)部填充磁電材料。本論文提出的天線采用多組螺旋線并且加載多個(gè)短路結(jié)構(gòu),可以激勵(lì)多個(gè)諧振、覆蓋寬的頻帶。三款天線的測(cè)試帶寬分別為21-23MHz和28-31MHz、16-20MHz和27-31MHz以及38-55MHz。相比于目前發(fā)表HBC頻段天線,在相同的尺寸條件下本天線的帶寬更寬。(4)對(duì)于HBC頻段天線,仿真了防水材料厚度、防水材料與空氣之間的縫隙寬度、不同的人體組織等因素對(duì)天線頻率特性的影響,發(fā)現(xiàn)這些因素對(duì)天線的S11影響很小。論文首次給出了HBC頻段天線在在人體內(nèi)部的諧振頻率與在自由空間中諧振頻率關(guān)系,天線從空氣中放入到肌肉中,諧振頻率往低頻偏移,偏移量為1MHz。本論文提出的可植入天線具有體積小、頻帶寬、價(jià)格低、易加工等特性,在植入式醫(yī)療設(shè)備中有很好的應(yīng)用的前景。本文給出的天線設(shè)計(jì)方法以及天線的性能規(guī)律可為植入天線設(shè)計(jì)提供參考。
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN822

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2802363