本文關(guān)鍵詞：小型化可植入柔性射頻天線研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：柔性電子具有可折疊、厚度薄、重量輕、體積小、易共形和制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),柔性基板如聚酯、聚乙烯、塑料以及紙張等的價(jià)格比較便宜,因此近年來(lái)許多科研人員對(duì)柔性電子技術(shù)開(kāi)展了大量的研究。在柔性天線的可植入應(yīng)用中,由于生物組織常常是彎曲的,基于柔性基板的天線相比基于剛性基板的天線能夠更好地與生物組織的表面相吻合,因此開(kāi)展可植入柔性天線和整流天線的研究對(duì)柔性電子技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義,可植入柔性天線和整流天線已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外柔性電子技術(shù)研究的熱點(diǎn)課題之一。本文針對(duì)可植入柔性單極天線和整流天線的小型化、寬帶設(shè)計(jì)技術(shù)和生物相容性開(kāi)展研究,主要研究工作如下:1.基于蜿蜒貼片結(jié)構(gòu)的小型化寬帶柔性單極天線的研究針對(duì)寬帶柔性單極天線的小型化和生物相容性問(wèn)題,提出了采用聚對(duì)二甲苯C(Parylene C)薄膜保護(hù),利用蜿蜒貼片結(jié)構(gòu)在聚酰亞胺薄膜上的單極天線設(shè)計(jì)方法。該方法利用蜿蜒貼片結(jié)構(gòu)來(lái)延長(zhǎng)天線表面電流的路徑,使天線的諧振頻率降低,從而減小天線的體積;采用薄膜有機(jī)物基板,提高了天線的可彎曲特性;在天線表面層積具有可靠的電氣絕緣性和耐化學(xué)腐蝕性的生物相容性Parylene C保形薄膜,使天線具有了較好的生物相容性和適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。采用薄膜工藝制備技術(shù)實(shí)現(xiàn)了具有Parylene C薄膜保護(hù)的寬帶柔性單極天線,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于10μm厚Parylene C涂層的蜿蜒貼片柔性單極天線(尺寸為32 mm×18 mm)的工作頻率范圍為2.4 GHz~2.484 GHz和3.5 GHz~10.6 GHz,天線回波損耗在彎曲(半徑20 mm)和涂覆Parylene C薄膜后的變化很小,彎曲后的天線在2.44 GHz、5.8GHz和10.6 GHz的增益分別為-2.4 dBi、-0.3 dBi和2.4 dBi,測(cè)試結(jié)果表明具有Parylene C薄膜保護(hù)的蜿蜒貼片寬帶柔性單極天線可以在彎曲狀態(tài)下使用。2.基于基片層間平板電容加載的寬帶柔性單極天線的研究為進(jìn)一步減小寬帶柔性單極天線的體積,基于電容加載能減小天線尺寸的原理,提出了利用薄基片層間的圓形平板電容加載U形輻射單元的小型化寬帶柔性單極天線設(shè)計(jì)方法,并在饋電微帶線與U形輻射單元之間引入兩階阻抗變換器,在寬帶范圍內(nèi)改善了天線的輸入匹配,該方法具有充分利用平面單極天線基板下表面的空閑面積,從而減小天線體積的特點(diǎn)。基于該方法在聚酰亞胺薄膜上設(shè)計(jì)了一款柔性單極天線,并在該天線表面層積了10μm厚的Parylene C保護(hù)薄膜,天線尺寸為28 mm×18 mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于薄基片層間的圓形平板電容加載的小型化柔性單極天線的工作頻率范圍為2.4 GHz~2.484 GHz和3.8 GHz~10.6 GHz,天線回波損耗在彎曲(半徑20 mm)和涂覆Parylene C薄膜后的變化很小,天線在彎曲時(shí)2.44 GHz、5.8 GHz和10.6 GHz的增益分別為-4.0 dBi、-1.0 dBi和-1.3 dBi,可見(jiàn)基于電容加載的柔性單極天線比基于蜿蜒貼片結(jié)構(gòu)的柔性單極天線具有尺寸更小的特點(diǎn)。3.WLAN柔性單極天線的可植入性研究針對(duì)寬帶柔性單極天線的可植入性問(wèn)題,提出了一種通過(guò)減小輻射單元長(zhǎng)度,對(duì)柔性天線進(jìn)行輻射特性和輸入匹配的改進(jìn)設(shè)計(jì)使其成為可植入天線的改進(jìn)設(shè)計(jì)方法�；陔娙菁虞d技術(shù),設(shè)計(jì)了一種Parylene C薄膜保護(hù)的矩形平板電容加載的WLAN柔性單極天線,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,WLAN柔性單極天線在WLAN的兩個(gè)頻段內(nèi)都具有較好的全向輻射特性。深入研究了WLAN柔性單極天線在豬肉中的特性,天線在豬肉中的諧振頻率和增益都有明顯的降低,為提高天線在植入環(huán)境中的性能,利用改進(jìn)設(shè)計(jì)方法減小U形輻射單元的長(zhǎng)度,從而改善了天線在豬肉中的輻射特性和輸入匹配,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)后的天線在2.44 GHz時(shí),增益從-12.9dBi提高到了0.8 dBi,回波損耗從14 dB提高到了18 dB,改進(jìn)后的天線成為了一種性能較好的可植入天線。4.小型化可植入整流天線的研究針對(duì)小型化柔性整流天線設(shè)計(jì),提出了一種在超薄液晶聚合物(LCP)基片上設(shè)計(jì)柔性整流天線的方法。該方法采用50μm厚的雙面覆銅基片,可通過(guò)普通光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn),極大地降低了工藝實(shí)現(xiàn)難度;此外,基片的減薄進(jìn)一步減小了天線的尺寸。在不同彎曲狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,雖然彎曲狀態(tài)下柔性整流天線的功率傳輸效率有一定程度的降低,但是柔性整流天線仍然能夠點(diǎn)亮內(nèi)置的藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)�；谠撛O(shè)計(jì)方法,針對(duì)光感基因調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用需求,在超薄LCP基片上實(shí)現(xiàn)了一種2.4 GHz~2.484 GHz小型化可植入整流天線,對(duì)放入豬肉中的可植入整流天線的無(wú)線功率傳輸特性研究的結(jié)果表明,在遠(yuǎn)小于規(guī)定的人體允許射頻照射功率的情況下,小型化可植入整流天線可以點(diǎn)亮內(nèi)置的藍(lán)色LED。
【關(guān)鍵詞】：小型化柔性天線 Parylene C薄膜保護(hù) 可植入特性 超寬帶技術(shù) 液晶聚合物基片
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.44;TN820
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-36
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 無(wú)線通信及醫(yī)療通信頻段13-14
• 1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-26
• 1.3.1 柔性天線的國(guó)外研究進(jìn)展15-20
• 1.3.2 可植入天線的國(guó)外研究進(jìn)展20-24
• 1.3.3 可植入整流天線的國(guó)外研究進(jìn)展24-26
• 1.4 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀26-33
• 1.4.1 柔性天線的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展27-29
• 1.4.2 可植入天線的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展29-31
• 1.4.3 可植入整流天線的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展31-33
• 1.5 論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排33-36
• 第二章 基于蜿蜒貼片結(jié)構(gòu)的寬帶柔性單極天線的研究36-59
• 2.1 引言36
• 2.2 單極天線36-40
• 2.2.1 偶極子天線36-39
• 2.2.2 單極天線39-40
• 2.3 電小天線40-43
• 2.3.1 電小天線理論40-42
• 2.3.2 電小天線的設(shè)計(jì)42-43
• 2.4 平面單極天線43-45
• 2.5 基于蜿蜒貼片結(jié)構(gòu)的寬帶柔性單極天線45-58
• 2.5.1 基于蜿蜒貼片結(jié)構(gòu)的寬帶柔性單極天線的設(shè)計(jì)46-50
• 2.5.2 基于蜿蜒貼片結(jié)構(gòu)的寬帶柔性單極天線的制作50-51
• 2.5.3 基于蜿蜒貼片結(jié)構(gòu)的寬帶柔性單極天線的測(cè)試及分析51-58
• 2.6 本章小結(jié)58-59
• 第三章 基于平板電容加載的寬帶柔性單極天線的研究59-74
• 3.1 引言59
• 3.2 小型化寬帶平面單極天線的設(shè)計(jì)59-63
• 3.3 基于平板電容加載的寬帶柔性單極天線63-73
• 3.3.1 基于平板電容加載的寬帶柔性單極天線的設(shè)計(jì)63-67
• 3.3.2 基于平板電容加載的寬帶柔性單極天線的測(cè)試及分析67-73
• 3.4 本章小結(jié)73-74
• 第四章 WLAN柔性單極天線的可植入性研究74-93
• 4.1 引言74
• 4.2 WLAN柔性單極天線的研究74-85
• 4.2.1 WLAN柔性單極天線的設(shè)計(jì)74-77
• 4.2.2 WLAN柔性單極天線的測(cè)試及分析77-85
• 4.3 可植入WLAN柔性單極天線的研究85-91
• 4.3.1 可植入天線的設(shè)計(jì)85-87
• 4.3.2 可植入WLAN柔性單極天線的設(shè)計(jì)87-90
• 4.3.3 可植入WLAN柔性單極天線的測(cè)試分析90-91
• 4.4 本章小結(jié)91-93
• 第五章 小型化可植入柔性整流天線的研究93-123
• 5.1 引言93
• 5.2 柔性整流天線93-106
• 5.2.1 柔性整流天線的設(shè)計(jì)93-100
• 5.2.2 柔性整流天線的測(cè)試與分析100-106
• 5.3 無(wú)線光感基因神經(jīng)調(diào)控106-109
• 5.4 可植入柔性整流天線的設(shè)計(jì)109-117
• 5.4.1 可植入柔性整流天線的設(shè)計(jì)109-112
• 5.4.2 可植入柔性整流天線的測(cè)試及分析112-117
• 5.5 小型化高效率放大器117-121
• 5.5.1 負(fù)反饋放大器的工作原理117-119
• 5.5.2 小型化高效率放大器的設(shè)計(jì)119-121
• 5.5.3 小型化高效率放大器的測(cè)試與分析121
• 5.6 本章小結(jié)121-123
• 第六章 總結(jié)與展望123-127
• 致謝127-128
• 參考文獻(xiàn)128-141
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的成果141-143

  本文關(guān)鍵詞：小型化可植入柔性射頻天線研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：277027