本文關(guān)鍵詞：高Q值RF-MEMS平面電感的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京交通大學(xué)》 2011年

仿真人體環(huán)境中RF MEMS電感耦合特性實(shí)驗(yàn)研究

殷莉  

【摘要】：以一種行之有效的新的供電方式來取代植入式電池是植入式系統(tǒng)的出路之一。電磁耦合是現(xiàn)有的供電方案中被證明行之有效同時(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)能量的無線傳輸,尤其是在需要較大能量的可植入式電子器件中通常采用電磁耦合來供電。但這種方案亟待改進(jìn)之處在于用于能量傳輸?shù)碾姼芯�圈磁感應(yīng)耦合系數(shù)小,能量傳遞效率比較低。因此要實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的植入式系統(tǒng)無線能量傳輸需要找出最佳的工作頻率同時(shí)提高電感線圈之間的耦合效率。 本文的主要工作是在電感線圈耦合能量傳輸理論的基礎(chǔ)上,運(yùn)用設(shè)計(jì)搭建的測試平臺,根據(jù)建立的測試電感線圈空間位置模型,通過實(shí)驗(yàn)測試研究微型射頻MEMS電感線圈的耦合特性規(guī)律。測試平臺包括四個(gè)主要部分：網(wǎng)絡(luò)分析儀,發(fā)射端、接收端電感,固定支架和SBF溶液。測試時(shí)將微型射頻MEMS電感線圈按照模型原理圖固定在測試用的支架上,通過調(diào)節(jié)兩個(gè)電感線圈之間的水平相對位置以及垂直相對位置,用網(wǎng)絡(luò)分析儀來測量發(fā)射端到接收端的射頻能量衰減。測試的頻率范圍選定在1-200MHz,多次測量取得有效數(shù)據(jù)后采用利用S參數(shù)定義的衰減公式算出接收端電感線圈接收的能量與發(fā)射端電感線圈輻射的能量之比。經(jīng)過對測試數(shù)據(jù)的分析,基本總結(jié)出了在該模型下的微型射頻MEMS電感線圈耦合特性規(guī)律。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM55
【目錄】：

致謝5-6

中文摘要6-7

ABSTRACT7-10

1 緒論10-17

1.1 研究背景和意義10

1.2 無線能量傳輸技術(shù)10-12

1.3 無線能量傳輸技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀12-15

1.3.1 短距離無線傳輸模式12-14

1.3.2 中距離無線傳輸模式14

1.3.3 遠(yuǎn)距離無線傳輸模式14-15

1.4 論文安排及組織結(jié)構(gòu)15-17

2 電感耦合能量傳輸理論17-29

2.1 電磁場傳播理論17-20

2.1.1 麥克斯韋方程組17-18

2.1.2 平面電磁波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律18-20

2.2 電感耦合能量傳輸理論20-28

2.2.1 線圈自感的理論計(jì)算20-22

2.2.2 線圈互感的理論計(jì)算22-24

2.2.3 線圈的耦合效率計(jì)算24

2.2.4 電路分析模型24-28

2.3 本章小結(jié)28-29

3 植入式系統(tǒng)適用的微型射頻MEMS電感29-37

3.1 硅襯底微型射頻MEMS電感29-34

3.1.1 硅襯底微型射頻MEMS電感的主要電學(xué)參數(shù)30-32

3.1.2 提高硅襯底微型射頻MEMS電感品質(zhì)因數(shù)的方法32-33

3.1.3 參數(shù)變化對硅襯底微型射頻MEMS電感品質(zhì)因數(shù)的影響33-34

3.2 玻璃襯底微型射頻MEMS電感的設(shè)計(jì)與制備34-36

3.2.1 玻璃襯底微型射頻MEMS電感參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化34-35

3.2.2 玻璃襯底微型射頻MEMS電感的工藝流程35-36

3.3 本章小結(jié)36-37

4 RF MEMS電感線圈耦合特性測試平臺37-43

4.1 實(shí)驗(yàn)測試模型與方案37-38

4.2 實(shí)驗(yàn)測試步驟38

4.3 實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備與連接38-41

4.3.1 接收端與發(fā)射端電感38-40

4.3.2 模擬人體體液40

4.3.3 完整的實(shí)驗(yàn)測試平臺40-41

4.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集原理41-42

4.5 本章小結(jié)42-43

5 測試結(jié)果分析43-53

5.1 空氣中MEMS電感線圈耦合測試分析43-46

5.1.1 MEMS電感線圈Q值參數(shù)測量43-44

5.1.2 空氣中MEMS電感線圈耦合測試研究44-46

5.2 SBF溶液中MEMS電感線圈耦合測試分析46-50

5.2.1 單片MEMS電感線圈之間耦合測試研究46-49

5.2.2 并聯(lián)MEMS電感線圈與PCB電感之間耦合測試研究49-50

5.3 數(shù)據(jù)對比分析50-52

5.4 本章小結(jié)52-53

6 總結(jié)和展望53-54

附錄54-59

參考文獻(xiàn)59-62

作者簡歷62-64

學(xué)位論文數(shù)據(jù)集64

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