■ [科大] 营造学术氛围 分享研究成果――肖绍球教授主讲“无线医疗植入式天线研究”学术讲座
　　为了营造良好学术氛围，开阔师生学术视野，11月23日下午，电子信息学院邀请电子科技大学物理电子学院肖绍球教授在明德楼623会议室举办“无线医疗植入式天线研究”学术讲座。讲座由电子信息学院院长曾葆青主持，各专业骨干教师和全体研究生聆听了此次讲座。　　肖绍球教授主要研究领域有天线与电波传播、新型宽带电磁通信、计算电磁学等。肖绍球教授言谈幽默睿智，他说在可植入式无线医疗研究中，面临着诸多难题亟待突破，其中如何精确考虑人体环境对植入设备的工作性能影响、无线植入设备的工作能源补充等是当前该领域的核心难题。在本次的讲座中，他结合其多年的实践和研究经验，主要通过介绍和展示人体中心通讯、植入式天线设计，分享他本人研究案例以及他的团队在植入式天线的相关研究成果，使在座师生对无线技术运用到医学领域的研究和使用有了更深入的认识。　　肖教授的精彩讲座受到了师生的热烈欢迎。电子信息学院的刘老师说：肖教授的讲座既让我对无线前沿领域的应用有了新的认识，又使我对无线领域与医疗领域的相结合产生了极大的兴趣，是一次美妙的知识之旅。撰稿人：林燕婷　　审核人：吕嘉慧　　撰稿单位：电子科技大学中山学院审核人：IC006　　&&发布人：IC010　　制作单位：中山市教育信息中心用于医疗通信系统中人体内部植入型天线的设计与仿真--《西安电子科技大学》2010年硕士论文
用于医疗通信系统中人体内部植入型天线的设计与仿真
【摘要】：
目前,人体内部植入型天线在医疗器械方面应用广泛,天线性能优劣决定着医疗设备性能的可靠性和安全性。因此内部植入型天线的设计至关重要。在制造医疗设备前期,为了仿真测试人体内部植入型天线在人体内部的工作特性,其中天线建模和人体建模这两个方面是解决这个问题的前提和关键。
本文基于电磁场时域有限差分(FDTD)算法,根据FCC制定的植入型医疗设备通信服务频段(MICS)—402～405MHz,在查阅文献的基础上,文中设计了工作在这个频段的两种不同类型的微带天线:分别是螺旋微带天线和PIFA型微带天线。借助时域有限差分算法分析了这两种带有上下两层基片的应用于植入型医疗设备的特殊的低剖面微带天线。主要利用XFDTD仿真软件计算了402MHz时,天线放置于人体仿真模型内部左胸腔部位时的输入阻抗、S11(散射系数)、天线辐射方向图和比吸收率(SAR)分布情况。
文中研究内容的另一个主要方面是计算偶极子天线放置在人体仿真模型时的辐射特性和比吸收率分布情况。在这个研究过程中,文章分别使用了分辨率为2mm的人体头部六层球体简化模型和分辨率为4mm的Zubal人体仿真模型,对比分析不同模型和六层人头简化模型内部偶极子天线不同位置时,天线工作性能的变化情况。
最后通过分析人体内部植入型天线和人体外部接收天线之间的通信情况,得出结论:PIFA天线相对微带螺旋天线具有尺寸相对较小,辐射功率较高的优势。文章通过计算最大传输功率来评估医疗通信设备中内外天线之间的联通可靠性。通过对偶极子天线组成的医疗通信系统的计算,文章得出内置天线距离头部模型中心位置越近,外部天线接收功率性能越好。对于两种螺旋天线和人体外置天线组成的通信系统的分析,可以很明显的看出,内置PIFA型天线相对螺旋微带天线可以更加有效的传输信号。
【关键词】：
【学位授予单位】：西安电子科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TN822【目录】：
Abstract4-7
第一章 绪论7-11
1.1 微波在生物医学中的应用7
1.1.1 生物电磁学7
1.2 医学诊断治疗中的远程通信技术7-9
1.2.1 远程通信技术在生物医学中的应用7-8
1.2.2 用于医疗通信系统中的天线8-9
1.3 文章研究背景及研究内容9-11
1.3.1 研究背景9-10
1.3.2 研究内容10-11
第二章 时域有限差分算法11-21
2.1 时域有限差分算法的发展与应用11-14
2.1.1 时域有限差分算法的发展史11-12
2.1.2 YEE算法及原理12-14
2.2 数值稳定性和数值色散14-15
2.2.1 数值稳定性14-15
2.2.2 数值色散15
2.3 吸收边界条件15-16
2.4 FDTD激励源16-17
2.5 FDTD近-远场外推17-20
2.6 本章小结20-21
第三章 天线设计21-27
3.1 微带天线的定义与结构21-22
3.1.1 微带天线的定义与结构21
3.1.2 微带天线的辐射机理21-22
3.2 微带天线技术22-25
3.2.1 微带天线优缺点及主要参数22-23
3.2.2 微带天线常用馈电技术23-24
3.2.3 微带天线小型化技术24-25
3.3 FDTD算法分析设计微带天线25-26
3.3.1 微带天线的常用分析方法25
3.3.2 FDTD算法分析微带天线的优势25-26
3.4 结论26-27
第四章 天线的建模与仿真27-39
4.1 人体可植入天线的分析与设计27
4.2 天线模型27-33
4.2.1 螺旋微带天线模型27-30
4.2.2 激励源设置问题30
4.2.3 边界条件设定30
4.2.4 自由空间中螺旋微带天线的性能分析30-33
4.3 PIFA型微带天线设计33-36
4.3.1 PIFA型微带天线模型33-34
4.3.2 自由空间中PIFA型天线性能分析34-35
4.3.3 螺旋微带天线和PIFA型天线性能对比35-36
4.4 人体模型的建立36-38
4.5 本章小结38-39
第五章 人体内部植入天线的仿真与计算39-51
5.1 偶极子天线植入人头模型时的性能分析39-41
5.2 Zubal人体模型中微带天线性能分析41-45
5.2.1 人体内置螺旋微带天线性能分析41-43
5.2.2 人体内置PIFA型微带天线性能分析43-45
5.3 Zubal人体模型中微带天线SAR分布45-47
5.4 人体内部植入天线和外部天线间的通信连接47-49
5.4.1 人头简化模型内置偶极子天线和外部天线间的通信连接情况47-48
5.4.2 Zubal模型内置微带天线和外部天线间的通信连接情况48-49
5.5 本章小结49-51
第六章 总结与展望51-53
参考文献55-59
研究生期间发表论文59-60
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