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无线胶囊内窥镜(Wireless Capsule Endoscope,WCE)能实时监测病人消化道的生理状况,为疾病的诊断和治疗提供更准确的信息,而且避免了传统内窥镜给病人带来的不适,为病人提供更加舒适的治疗手段。天线是WCE进行通信的关键器件,它将医用传感器收集到的生理信息以电磁波的形式传输到体外接收设备。由于胶囊天线工作于人体生物组织的复杂电磁环境中,因此需要设计出性能优良、符合电磁安全要求的天线,从而提高整个WCE的安全性与稳定性。本文以天线在有耗媒质中吸收特性和辐射特性为前提,设计并分析了应用于WCE系统的柔性天线。主要研究内容有:1.采用柔性材料聚酰亚胺(Polyimide)作为基底,设计了一款工作于医用植入式通信服务(Medical Implantable Communication Service:MICS)频段(402MHz-405MHz)的超宽带柔性环天线。天线弯曲在胶囊外壁与人体组织相接触,由于人体组织介电常数在402MHz处远远大于空气,相当于增大了天线的电尺寸,实现其宽频特性。参数优化后,天线尺寸仅为??mm15.0mm13mm27,阻抗带宽达到250MHz-600MHz(87.5%),完全覆盖了所需的MICS频段。宽频特性保证了天线在基底厚度、植入位置等参数变化、电池存在的情况下,仍能覆盖所需的频段。在402MHz时天线的最大增益为-32.3dBi,保证了天线工作的可靠性,同时计算了不同传输速率情况下,天线通信链路的可靠传输距离。2.设计了一款工作于无线医疗遥测服务(Wireless Medical Telemetry Service,WMTS)频带(1.4GHz)的小型化低SAR值螺旋偶极子天线HDA1(Helical Dipole Antenna 1)。利用Current Vector Alignment(CVA)减小了天线的物理尺寸,并与另外两款天线进行了比较。HDA2(Helical Dipole Antenna 2)的贴片长度与HDA1相同,但是其工作频率为1.58GHz,向高频处偏移了12.9%;MDA1(Meander Dipole Antenna)的工作频率为1.404GHz,但它的贴片长度比HDA1长了53.7%。天线在小肠的1-gSAR值仅为132.28W/kg,在保证人体安全的情况下电池可以为WCE提供更多的能量。最后制作了外部接收天线研究收发天线之间距离与角度对能量耦合的影响,实测与仿真结果一致。3.采用聚酰亚胺为基底,设计了一款工作于工业、科学、医学(Industrial Science Medical,ISM)频带以及WMTS频带的偏馈偶极子天线。为达到天线双频工作的要求,可以在原结构基础上加载L形金属支节,形成一个新的工作频点。原结构天线的工作频率为1.4GHz,加载L形金属支节后又在433MHz处引入了一个新的工作频点,形成了双频带天线,带宽分别为350MHz(250-600MHz)和200MHz(1.3-1.5GHz),天线在433MHz处和1.4GHz处的增益分别为-35.57dBi和-22.86dBi,保证天线工作的可靠性。同时考虑到人体安全问题,对天线的SAR值进行了评估。最后,制作了1.4GHz的偶极子天线作为接收天线,研究了天线近场通信链路情况。所得到的实验结果与CST模拟结果一致,验证了理论设计的合理性。