用于移动医疗的植入式人体天线研究

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1、工程硕士学位论文用于移动医疗的植入式人体天线研究作者姓名吴泽涛工程领域电子与通信工程校内指导教师刘雄英校外指导教师伍继雄所在学院电子与信息学院论文提交日期2016年04月ResearchonImplantableIn-BodyAntennasformHealthapplicationsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:WuZeTaoSupervisor:Prof.LiuXiongYingS.E.WuJiXiongSouthChinaUniversityofTechnolo

2、gyGuangzhou,China分类号：TN82学校代号：10561学号：201321009790华南理工大学硕士学位论文用于移动医疗的植入式人体天线研究作者姓名：吴泽涛指导教师姓名、职称：刘雄英副教授；伍继雄高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电子与通信工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计ꇶ应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：天线与射频技术论文提交日期：2016年4月20日论文答辩日期：2016年6月6日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：2016年7月1日答辩委员会成员：主席：李融林委员：刘建添、常天海、刘雄英华南

3、理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在

4、保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。□√不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期：作者联系电话：13480268125电子邮箱：wzetao@126.co

5、m联系地址(含邮编)：华南理工大学4号楼4332()摘要随着经济的发展和人们健康意识的提高，移动医疗技术逐渐受到社会的广泛关注。移动医疗技术的发展促使植入式医疗设备出现。通过植入式医疗设备不仅能够让医务工作者实时测量、获取生命体的生理信息，为疾病预防、诊断与治疗提供信息帮助，同时也能够为患者提供更加舒适的治疗服务。为了能够在体外获得体内植入式医疗设备所采集到的生理信息或者在体外发送治疗信号给体内植入式医疗设备，需要体内外两种不同的设备之间能够进行可靠地无线通信。而天线作为植入式医疗设备与体外设备进行无线通信的关键器件，影响着生物医学信号的传

6、输，性能优良的植入式天线将提升整个移动医疗系统的安全性和可靠性。因此，对植入式天线的研究具有重要的价值和意义。本论文由国家自然科学基金（61372008）、广东省科技计划项目（2014A010103014，2015B010101006）等项目的资助，研究了应用于生物医疗设备无线通信的植入式天线。主要工作内容有：1）采用高介电常数的材料作为介质基板和堆叠式平面倒F天线结构缩小天线尺寸，设计了一款工作于医用植入式通信服务（MICS）频段（402MHz~405MHz）的微型植3入式天线。通过参数优化后，天线结构紧凑，尺寸仅为80.75mm。天线的

7、阻抗带宽为391MHz~417MHz（6.5%），覆盖了所需的MICS频段。在实现小型化的同时，保持-38.6dBi的天线远场增益，保证了天线工作的可靠性。考虑到植入式天线辐射对人体健康的影响，同时评估了该天线的SAR值。2）在进一步缩小天线尺寸的基础上，考虑到人体组织介电常数等电磁参数会随个体不同和环境变化，为了提高天线的鲁棒性，通过增加谐振点展宽天线阻抗带宽的方式，设计了一款工作于MICS频段的宽频植入式天线。天线的阻抗带宽达到360MHz~550MHz（47%）。为了验证天线具有的高稳定性，基于所设计的天线，分析了天线在不同植入情况下

8、的性能变化。3）在分析了圆极化植入式天线在体内外通信具有的特殊优势情况下，设计了一款工作于工业、科学和医疗（ISM）频段（2.4GHz~2.48GHz）的圆极化植入式天线。天线通