仿真人体环境中RF MEMS电感耦合特性实验研究

发布时间：2016-11-23 10:50

  本文关键词：高Q值RF-MEMS平面电感的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《北京交通大学》 2011年

仿真人体环境中RF MEMS电感耦合特性实验研究

殷莉  

【摘要】：以一种行之有效的新的供电方式来取代植入式电池是植入式系统的出路之一。电磁耦合是现有的供电方案中被证明行之有效同时又能够实现能量的无线传输,尤其是在需要较大能量的可植入式电子器件中通常采用电磁耦合来供电。但这种方案亟待改进之处在于用于能量传输的电感线圈磁感应耦合系数小,能量传递效率比较低。因此要实现长期稳定的植入式系统无线能量传输需要找出最佳的工作频率同时提高电感线圈之间的耦合效率。 本文的主要工作是在电感线圈耦合能量传输理论的基础上,运用设计搭建的测试平台,根据建立的测试电感线圈空间位置模型,通过实验测试研究微型射频MEMS电感线圈的耦合特性规律。测试平台包括四个主要部分：网络分析仪,发射端、接收端电感,固定支架和SBF溶液。测试时将微型射频MEMS电感线圈按照模型原理图固定在测试用的支架上,通过调节两个电感线圈之间的水平相对位置以及垂直相对位置,用网络分析仪来测量发射端到接收端的射频能量衰减。测试的频率范围选定在1-200MHz,多次测量取得有效数据后采用利用S参数定义的衰减公式算出接收端电感线圈接收的能量与发射端电感线圈辐射的能量之比。经过对测试数据的分析,基本总结出了在该模型下的微型射频MEMS电感线圈耦合特性规律。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM55
【目录】：

致谢5-6

中文摘要6-7

ABSTRACT7-10

1 绪论10-17

1.1 研究背景和意义10

1.2 无线能量传输技术10-12

1.3 无线能量传输技术在国内外的研究现状12-15

1.3.1 短距离无线传输模式12-14

1.3.2 中距离无线传输模式14

1.3.3 远距离无线传输模式14-15

1.4 论文安排及组织结构15-17

2 电感耦合能量传输理论17-29

2.1 电磁场传播理论17-20

2.1.1 麦克斯韦方程组17-18

2.1.2 平面电磁波在介质中的传播规律18-20

2.2 电感耦合能量传输理论20-28

2.2.1 线圈自感的理论计算20-22

2.2.2 线圈互感的理论计算22-24

2.2.3 线圈的耦合效率计算24

2.2.4 电路分析模型24-28

2.3 本章小结28-29

3 植入式系统适用的微型射频MEMS电感29-37

3.1 硅衬底微型射频MEMS电感29-34

3.1.1 硅衬底微型射频MEMS电感的主要电学参数30-32

3.1.2 提高硅衬底微型射频MEMS电感品质因数的方法32-33

3.1.3 参数变化对硅衬底微型射频MEMS电感品质因数的影响33-34

3.2 玻璃衬底微型射频MEMS电感的设计与制备34-36

3.2.1 玻璃衬底微型射频MEMS电感参数设计与优化34-35

3.2.2 玻璃衬底微型射频MEMS电感的工艺流程35-36

3.3 本章小结36-37

4 RF MEMS电感线圈耦合特性测试平台37-43

4.1 实验测试模型与方案37-38

4.2 实验测试步骤38

4.3 实验材料的准备与连接38-41

4.3.1 接收端与发射端电感38-40

4.3.2 模拟人体体液40

4.3.3 完整的实验测试平台40-41

4.4 实验数据的采集原理41-42

4.5 本章小结42-43

5 测试结果分析43-53

5.1 空气中MEMS电感线圈耦合测试分析43-46

5.1.1 MEMS电感线圈Q值参数测量43-44

5.1.2 空气中MEMS电感线圈耦合测试研究44-46

5.2 SBF溶液中MEMS电感线圈耦合测试分析46-50

5.2.1 单片MEMS电感线圈之间耦合测试研究46-49

5.2.2 并联MEMS电感线圈与PCB电感之间耦合测试研究49-50

5.3 数据对比分析50-52

5.4 本章小结52-53

6 总结和展望53-54

附录54-59

参考文献59-62

作者简历62-64

学位论文数据集64

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