用于生物医学的天线与无线输能系统设计

摘要

无线电能传输技术(WPT)是近十年来所兴起的一种新型能量供给技术，可为植入式装置提供更好的能量供给方法。随着该技术在生物医学领域的逐步应用，它将会进一步推动医疗领域无创、低危险治疗的发展，具有重要的科学意义和研究价值。本文提出了一种应用于植入设备近场供电的新型WPT系统，该系统可以有效提高能量传输效率(PTE)。引入寄生贴片，植入天线的增益可以提高8dB。通过优化发射阵列天线与植入天线之间的PTE，发射阵列天线可以得到一组最优的激励分布。与具有等幅同相激励分布的WPT系统相比，优化的WPT系统的PTE值高出1.3倍。
　　人们生活质量的提高促使以人体为中心的无线网络技术被广泛应用。为了实现多功能，可重构天线是这个技术中重要的一部分。本文提出了两款应用于人体无线通信的低剖面方向图可重构天线，它们均由一个短路环形贴片和一个圆形贴片组成。在2.45GHz的频率下，可以同时获得两种辐射模式，一种是体上通信的全向辐射模式，另一种是体外通信的定向辐射模式。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 天线概念

1．2 微带阵列天线的研究背景

1．3 植入式无线输能综述

1．3．1 植入式无线输能的研究背景及意义

1．3．2 植入式无线输能的研究现状

1．4 用于人体通信的可重构天线综述

1．4．1 用于人体通信的可重构天线研究背景及意义

1．4．2 用于人体通信的可重构天线研究现状

1．5 本文主要工作与章节安排

第二章 微带天线相关理论

2．1 微带天线的特点

2．2 微带天线的基本理论

2．2．1 微带天线辐射原理

2．2．2 微带天线的分析方法

2．3 微带天线馈电方式

2．4 微带天线的设计

2．5 阵列天线的理论概述

2．5．1 电磁波的干涉与叠加原理

2．5．2 方向图的乘积定理

2．6 本章小结

第三章 植入式无线输能系统设计

3．1 植入天线的设计

3．1．1 植入天线研究背景

3．1．2 平面倒F天线的小型化技术

3．1．3 植入天线结构设计

3．1．4 仿真与实测结果的比较

3．2 发射阵列天线的设计

3．2．1 优化设计的方法

3．2．2 阵列天线的设计

3．3 馈电网络的设计

3．3．1 阵列天线的馈电形式

3．3．2 馈电网络设计方法

3．3．3 五单元馈电网络设计

3．4 WPT系统的搭建与测量

3．5 本章小结

第四章 用于人体通信的可重构天线设计

4．1 可重构天线的组成原理

4．2 可重构天线的实现方式

4．3 多层板方向图可重构天线设计

4．3．1 天线结构的设计

4．3．2 可重构馈电网络的设计

4．3．3 仿真与测量的结果

4．4 单层板方向图可重构天线设计

4．4．1 天线结构的设计

4．4．2 工作原理

4．4．3 仿真结果分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文的主要工作

5．2 未来工作展望

参考文献

致谢

作者简介及科研成果