在个人医疗护理上,由于通过体内外的传感器能够更加便捷准确的获得人体的各项生理数据,以人体中心通信链路为主要特点的生物遥测技术被各国科研者广泛关注研究。而对于植入式医疗设备来说,通信天线在体内设备与体外数据中心进行数据传输中扮演着一个重要的角色。然而,随着传感器能够收集到的人体数据种类的增多,对于植入式设备在大容量数据以及高数据传输速率上的需求越来越强烈。相比于单输入单输出天线,多输入多输出(MIMO)技术能够在不增加频谱和功耗的前提下,增大系统的信道容量,因此特别适合应用于胶囊内窥镜系统中。本论文是由国家自然科学基金(61372008)、广东省科技计划项目(2014A010103014,2015B010101006)等项目资助,主要研究应用于生物医学遥测中植入式MIMO天线。本研究课题主要工作内容有:(1)工作在2.45-GHz ISM频段的小型单频4*4单元植入式MIMO天线:MIMO技术能够用来提高数据传输容量和抵抗多径衰落。天线主要通过天线单元对角分布,每两个天线单元共用一个辐射单元,且用高介电常数介质基板来实现天线小型化。通过辐射贴片引进十字形开槽,地板加入去耦枝节,辐射贴片和地板间加入电磁带隙结构来提高天线单元之间的隔离度。天线尺寸为18.5×18.5×1.27 mm~3,带宽为18.64%(2.14–2.58GHz),增益为-17.55 dBi,隔离度小于-15.99 dB。通过天线实物制作与在五花肉中测量,所测结果与仿真结果吻合。SAR值和链路运算表明了天线在生物遥测领域的可用性,包络相关系数的计算说明了各天线单元间的良好独立性。为了进一步降低植入式设备功耗,延长设备续航时间,我们设计了一款双频天线。(2)应用于植入式医疗设备中的双频双单元MIMO天线:天线通过一个钻石形单极子天线为基础覆盖2.45-GHz ISM频段,通过在钻石形单元中间开槽引入两个谐振路径来覆盖915 MHz ISM频段。所设计天线尺寸为18×14.3×1.27 mm~3,具有低剖面特点。天线在低高频段的阻抗带宽分别是17.3%(0.898–1.068 GHz)和35.4%(1.87–2.675 GHz),隔离度分别低于-20 dB和-29.5 dB。文中还详细分析了天线的演进过程,关键参数对天线性能的影响,给出了SAR值,包络相关系数以及链路运算结果。最后对天线进行实物制作与测试,并与仿真结果对比吻合,证明了我们所用方法的科学有效性。(3)应用于胶囊内窥镜系统的双频MIMO天线:在前面所提到的平面双频双单元MIMO天线的设计原理和结构的基础之上,通过我们所提出的多层堆叠转换方法,将平面天线弯曲共形在胶囊表面成中空圆柱腔结构。我们对多层堆叠转换方法和胶囊天线的设计过程进行了分析介绍。胶囊尺寸是11.8 mm×26.8 mm(直径×长度),最后对胶囊天线的性能参数进行了分析,同时也说明了我们所设计胶囊天线的可行性和稳定性。本研究表明,我们所设计的植入式MIMO天线具有微型化,大带宽,低功耗,大容量数据和高数据传输速率的特点。我希望通过本工作的研究成果,能够为生物医学遥测系统的天线设计提供有益参考。