本文關(guān)鍵詞：植入式微小型天線(xiàn)設(shè)計(jì)

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【摘要】：植入式醫(yī)療設(shè)備發(fā)展迅猛，應(yīng)用廣泛，在治療和診斷方面均有所涉及。而隨著微電子技術(shù)和工藝的不斷進(jìn)步，植入式醫(yī)療裝置的內(nèi)部電路尺寸越來(lái)越小，正在突破了一個(gè)又一個(gè)記錄，從而也帶動(dòng)了整個(gè)植入式裝置往小型化方向的發(fā)展。作為植入式醫(yī)療裝置的重要組成部分，天線(xiàn)用于建立體內(nèi)外數(shù)據(jù)通信，以便醫(yī)生準(zhǔn)確知道體內(nèi)裝置的工作狀態(tài)，患者的生理狀態(tài)，以便及時(shí)調(diào)整植入裝置的工作模式。而為了適應(yīng)整體裝置尺寸的降低，縮小天線(xiàn)尺寸、提高天線(xiàn)工作性能已成為了研究人員必須要解決的問(wèn)題。 本文第一章介紹了植入式天線(xiàn)的應(yīng)用背景，以及在植入式醫(yī)療設(shè)備中的作用；第二章介紹了天線(xiàn)基本概念、給出天線(xiàn)的主要參數(shù)，闡述了微帶天線(xiàn)的基本工作原理；第三章詳細(xì)討論了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀以及植入式天線(xiàn)的一般設(shè)計(jì)方法，，詳細(xì)介紹了幾種小型化設(shè)計(jì)的方法和作用；第四章中采用多種技術(shù)方法，設(shè)計(jì)出了工作在醫(yī)療設(shè)備通信服務(wù)頻段上（MICS，402～405MHz）的三種不同形式的微小型植入式微帶天線(xiàn)，采用基于有限元分析方法的設(shè)計(jì)軟件HFSS建立天線(xiàn)模型和對(duì)應(yīng)天線(xiàn)工作環(huán)境的人體組織模型；結(jié)合諧振曲線(xiàn)和遠(yuǎn)場(chǎng)增益的仿真結(jié)果，重點(diǎn)分析各種結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)天線(xiàn)主要性能的影響；并計(jì)算出天線(xiàn)諧振點(diǎn)附近的輸入阻抗、阻抗帶寬、輻射方向圖、遠(yuǎn)場(chǎng)最大增益等重要參數(shù)；為保證人體輻射安全性，考察了比吸收率（SAR）的值和分布情況，計(jì)算符合人體安全標(biāo)準(zhǔn)的供電功率；第五章中選取3層矩形螺旋天線(xiàn)進(jìn)行實(shí)際的加工制作；通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)物組織樣品實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物體實(shí)驗(yàn)以及在微波暗室的測(cè)量，對(duì)加工成品進(jìn)行了的測(cè)試和分析，驗(yàn)證了實(shí)際工作性能與仿真的一致性。
【關(guān)鍵詞】：植入式醫(yī)療裝置 PIFA MICS頻段 小型化 仿真 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：R318
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 生物電磁學(xué)10-11
• 1.1.1 生物電磁學(xué)簡(jiǎn)介10
• 1.1.2 電磁場(chǎng)與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用10-11
• 1.2 植入式電子系統(tǒng)11
• 1.3 通信技術(shù)與醫(yī)學(xué)診療11-13
• 1.3.1 通信與醫(yī)療應(yīng)用11-12
• 1.3.2 植入式裝置通信系統(tǒng)12-13
• 1.4 植入式醫(yī)療裝置中的天線(xiàn)13-16
• 1.5 電磁輻射生物學(xué)效應(yīng)16-18
• 1.5.1 比吸收率 SAR 的基本概念17-18
• 1.6 研究工作18-20
• 第二章 天線(xiàn)概述20-30
• 2.1 天線(xiàn)基本參數(shù)介紹20-24
• 2.1.1 輸入阻抗20-21
• 2.1.2 天線(xiàn)效率21
• 2.1.3 方向性和增益21-23
• 2.1.4 極化特性23
• 2.1.5 頻帶寬度23-24
• 2.2 微帶天線(xiàn)24-26
• 2.2.1 微帶天線(xiàn)基本結(jié)構(gòu)24
• 2.2.2 微帶天線(xiàn)輻射機(jī)理24-25
• 2.2.3 饋電方式25-26
• 2.3 主要分析方法26-28
• 2.3.1 矩量法26-27
• 2.3.2 時(shí)域有限差分法27
• 2.3.3 有限元法27-28
• 本章小結(jié)28-30
• 第三章 植入式天線(xiàn)設(shè)計(jì)30-42
• 3.1 基本結(jié)構(gòu)30-31
• 3.2 介質(zhì)板板材31
• 3.3 外部的封裝31-32
• 3.4 小型化技術(shù)32-34
• 3.4.1 使用高介電常數(shù)基底材料32-33
• 3.4.2 添加短路探針33
• 3.4.3 加大電流路徑33-34
• 3.5 人體模型34-38
• 3.5.1 人體組織電參數(shù)34-36
• 3.5.2 仿真模型36-38
• 3.6 天線(xiàn)設(shè)計(jì)的分析和優(yōu)化策略38-40
• 本章小結(jié)40-42
• 第四章 MICS 頻段天線(xiàn)設(shè)計(jì)42-62
• 4.1 蜿蜒天線(xiàn)42-47
• 4.1.1 基本結(jié)構(gòu)42-44
• 4.1.2 參數(shù)建模44-45
• 4.1.3 基本性能45-47
• 4.2 螺旋天線(xiàn)47-57
• 4.2.1 基本結(jié)構(gòu)47-49
• 4.2.2 參數(shù)研究49-53
• 4.2.3 性能和比較53-57
• 4.3 圓形螺旋天線(xiàn)57-61
• 4.3.1 基本結(jié)構(gòu)57-58
• 4.3.2 參數(shù)和性能58-61
• 本章小結(jié)61-62
• 第五章 測(cè)試與實(shí)驗(yàn)62-72
• 5.1 天線(xiàn)的加工樣品62-63
• 5.2 動(dòng)物組織樣品測(cè)試63-69
• 5.2.1 諧振曲線(xiàn)的測(cè)試63-67
• 5.2.2 遠(yuǎn)場(chǎng)性能測(cè)試67-69
• 5.3 動(dòng)物測(cè)試69-71
• 5.3.1 手術(shù)過(guò)程69-70
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果70-71
• 本章小結(jié)71-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況78-79
• 指導(dǎo)教師及作者簡(jiǎn)介79-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：910724