小型化可植入柔性射频天线研究

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 20次 | 上传用户:jealy0717
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
柔性电子具有可折叠、厚度薄、重量轻、体积小、易共形和制造工艺简单等优点,柔性基板如聚酯、聚乙烯、塑料以及纸张等的价格比较便宜,因此近年来许多科研人员对柔性电子技术开展了大量的研究。在柔性天线的可植入应用中,由于生物组织常常是弯曲的,基于柔性基板的天线相比基于刚性基板的天线能够更好地与生物组织的表面相吻合,因此开展可植入柔性天线和整流天线的研究对柔性电子技术的发展具有重要的意义,可植入柔性天线和整流天线已经成为国内外柔性电子技术研究的热点课题之一。本文针对可植入柔性单极天线和整流天线的小型化、宽带设计技术和生物相容性开展研究,主要研究工作如下:1.基于蜿蜒贴片结构的小型化宽带柔性单极天线的研究针对宽带柔性单极天线的小型化和生物相容性问题,提出了采用聚对二甲苯C(Parylene C)薄膜保护,利用蜿蜒贴片结构在聚酰亚胺薄膜上的单极天线设计方法。该方法利用蜿蜒贴片结构来延长天线表面电流的路径,使天线的谐振频率降低,从而减小天线的体积;采用薄膜有机物基板,提高了天线的可弯曲特性;在天线表面层积具有可靠的电气绝缘性和耐化学腐蚀性的生物相容性Parylene C保形薄膜,使天线具有了较好的生物相容性和适应恶劣环境的能力。采用薄膜工艺制备技术实现了具有Parylene C薄膜保护的宽带柔性单极天线,实验结果表明,基于10μm厚Parylene C涂层的蜿蜒贴片柔性单极天线(尺寸为32 mm×18 mm)的工作频率范围为2.4 GHz~2.484 GHz和3.5 GHz~10.6 GHz,天线回波损耗在弯曲(半径20 mm)和涂覆Parylene C薄膜后的变化很小,弯曲后的天线在2.44 GHz、5.8GHz和10.6 GHz的增益分别为-2.4 dBi、-0.3 dBi和2.4 dBi,测试结果表明具有Parylene C薄膜保护的蜿蜒贴片宽带柔性单极天线可以在弯曲状态下使用。2.基于基片层间平板电容加载的宽带柔性单极天线的研究为进一步减小宽带柔性单极天线的体积,基于电容加载能减小天线尺寸的原理,提出了利用薄基片层间的圆形平板电容加载U形辐射单元的小型化宽带柔性单极天线设计方法,并在馈电微带线与U形辐射单元之间引入两阶阻抗变换器,在宽带范围内改善了天线的输入匹配,该方法具有充分利用平面单极天线基板下表面的空闲面积,从而减小天线体积的特点。基于该方法在聚酰亚胺薄膜上设计了一款柔性单极天线,并在该天线表面层积了10μm厚的Parylene C保护薄膜,天线尺寸为28 mm×18 mm。实验结果表明,基于薄基片层间的圆形平板电容加载的小型化柔性单极天线的工作频率范围为2.4 GHz~2.484 GHz和3.8 GHz~10.6 GHz,天线回波损耗在弯曲(半径20 mm)和涂覆Parylene C薄膜后的变化很小,天线在弯曲时2.44 GHz、5.8 GHz和10.6 GHz的增益分别为-4.0 dBi、-1.0 dBi和-1.3 dBi,可见基于电容加载的柔性单极天线比基于蜿蜒贴片结构的柔性单极天线具有尺寸更小的特点。3.WLAN柔性单极天线的可植入性研究针对宽带柔性单极天线的可植入性问题,提出了一种通过减小辐射单元长度,对柔性天线进行辐射特性和输入匹配的改进设计使其成为可植入天线的改进设计方法。基于电容加载技术,设计了一种Parylene C薄膜保护的矩形平板电容加载的WLAN柔性单极天线,实验结果表明,WLAN柔性单极天线在WLAN的两个频段内都具有较好的全向辐射特性。深入研究了WLAN柔性单极天线在猪肉中的特性,天线在猪肉中的谐振频率和增益都有明显的降低,为提高天线在植入环境中的性能,利用改进设计方法减小U形辐射单元的长度,从而改善了天线在猪肉中的辐射特性和输入匹配,实验结果表明,改进后的天线在2.44 GHz时,增益从-12.9dBi提高到了0.8 dBi,回波损耗从14 dB提高到了18 dB,改进后的天线成为了一种性能较好的可植入天线。4.小型化可植入整流天线的研究针对小型化柔性整流天线设计,提出了一种在超薄液晶聚合物(LCP)基片上设计柔性整流天线的方法。该方法采用50μm厚的双面覆铜基片,可通过普通光刻技术实现,极大地降低了工艺实现难度;此外,基片的减薄进一步减小了天线的尺寸。在不同弯曲状态下的实验结果表明,虽然弯曲状态下柔性整流天线的功率传输效率有一定程度的降低,但是柔性整流天线仍然能够点亮内置的蓝色发光二极管(LED)。基于该设计方法,针对光感基因调控技术的应用需求,在超薄LCP基片上实现了一种2.4 GHz~2.484 GHz小型化可植入整流天线,对放入猪肉中的可植入整流天线的无线功率传输特性研究的结果表明,在远小于规定的人体允许射频照射功率的情况下,小型化可植入整流天线可以点亮内置的蓝色LED。
其他文献
“文房四宝”中排在第一、二位的笔、墨,历史悠久,它既是历史文化,又是政治、经济、科学、技术不断发展的明显标志,将其列入文房四宝之列,颇有道理。而“笔墨”是中国绘画工具材料
本文通过对湖南省安化县、福建省永安市、江西省奉新县三个政策性森林保险试点地区林农进行CVM实地调研,以获取林农对政策性森林保险的支付意愿;并运用福利经济学的方法对政策
课程改革需要教师正确认识课程理论、课程开发、课程培训、课程实践,形成自己的思想认识,以指导教学实践,并不断反思以促进教育改革取得成功。
2019年9月2日至3日,农工党中央副主席兼秘书长、中央监督委员会副主任曲凤宏带队赴重庆梁平、大渡口区,调研农工党地方组织建设、'农工党党员之家'创建等基层组织阵
新年伊始,一场突如其来的疫情影响了我们正常的工作、学习和生活,按照上级停课不停学的工作要求,做到隔离防护、教学与学习同行。时至今日,应该早已是开学上课的时间了,但此
中小企业是支撑县域经济的重要力量,骨干企业是县级财政的支柱,也是县域经济发展的后劲和希望所在。今年以来,昌乐县从全县范围内筛选10个企业作为重点骨干企业集中培植,确定了奋战
2019年是零售科技应用落地的一年,“无人化”技术自2016年12月美国亚马逊试水“Amazon Go”开始,时至今日,承载着前端A I等技术的“智慧便利店”成为众多资本涉足智慧零售生
中国文明历史渊远,对人类社会乃至整个世界的进步与发展做出了许多贡献。陶瓷是浓缩中国精神的艺术瑰宝,在陶瓷技术与艺术上所取得的成就,影响尤为深刻。对于中国这个特殊的文化
自从新冠肺炎疫情发生后,教师们响应“停课不停学”号召,积极开展在线教育教学活动。由于在线教学,师生生活在虚拟课堂中,时空分离,只能靠一根“网线”相联。在线教学课堂互
1项目式学习概述项目式学习是以建构主义理论为指导的一种教学模式,也是一种学习模式,它以学生为主体,让学生在真实的问题情境中去实践,并在探究和解决问题的过程中获得基本