一款用于无线胶囊内窥镜系统的微带天线设计与仿真.pdf

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1、第27卷第8期传感技术学报V01．27No．8CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSAug．20142014年8月AMicro—StripAntennaforWirelessCapsuleEndoscopySystemDesignandSimulationZHAODechun，ZHANGLongsheng(CollegeofOptoelectronicEngineering，ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065，China)Abstract：Basedonf

2、inite．differencetime．domainmethod，thispapersimulatedtheantennaradiationinthehumandi—gestive，andanalyzedtheinfluenceofstructuralparametersontheradiationperformancebytherealthree—dimensionaldigitalhumanmode1．Accordingtothecharacteristicsofwirelesscapsuleendoscopyworkinginthehumandigestivetract

3、，amicro-stripantennawasdesignedfortransmittingdigestivetractdata．Theresonantfrequencyofdesignedan—tennais500MHz，andtherelativebandwidthiS8％whenthereturnlossS11islessthan一10dB．Withinbandwidththe~SWRisbelow2．0．Theantennawasmadeofhigh．frequencydielectricmaterials．Theresultofexperimentindica—ted

4、thattheantennaisadequatefortheactualapplicationofwirelesscapsuleendoscope．Keywords：Wirelesscapsuleendoscopy；micro-·stripantenna；centerfrequency；finite-differencetime--domainmethodEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2014．O8．022一款用于无线胶囊内窥镜系统的微带天线设计与仿真术赵德春，张龙生，马成群(重庆邮电大学光电工程学院，重庆400065)摘要：基于

5、时域有限差分方法，采用真实人体数字三维模型，仿真了天线在人体消化道内辐射情况，分析了天线结构参数对天线辐射性能的影响。针对无线胶囊内窥镜(WirelessCapsuleEndoscopy，WCE)在人体消化道内工作特点，设计了一款能够用于发送消化道内图像数据的WCE微带天线，该微带天线谐振频率为500MHz，输入回波损耗S．<一10dB时相对带宽为8％，带内VSWR<2．0，最后采用仿真优化后的结构参数和材料制作了天线，并进行了测试，得到了满足实际应用要求的微带天线。关键词：无线胶囊内窥镜；微带天线；中心频率；FDTD算法中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004-

6、1699(2014)08-1125-05无线胶囊内窥镜(WirelessCapsuleEndoscope，中，天线在人体小肠内随着重力作用及消化道的蠕动WCE)作为一种新型的无创无痛消化道诊断技术，为运动，其具体位置和方向不能确定，因此要求天线的消化道疾病的诊断带来了全新的选择[1-3]。WCE系辐射方向图近似为圆形或球形，在尽可能缩小天线尺统是一种集光电工程、图像处理、信息通讯与生物医寸的同时也要考虑到如何实现天线的圆极化。学等多种技术于一体的综合性系统咱J，其中用于图目前国内外研究的天线微型化技术主要有：采像数据发射的无线通讯天线，直接影响到无线信息传用高介电常数或高磁导率

7、的基板材料；改变电流路输的质量，是无线胶囊内窥镜系统的重要组成部分。径增加电尺寸；采用加载技术，附加有源网络；改变在无线胶囊内窥镜中，天线的主要作用是将图像基板结构等方法J。而微带天线圆极化的设计方传感器在人体消化道内采集的数据以电磁波的形式法主要有：正交馈电；一点馈电，曲线微带辐射单元，发送到体外的接收装置73。由于对诊断性能的要求，构成天线阵等方法¨⋯。需要提高图像传感器的分辨率以及帧速率，因此要求本文根据胶囊内窥镜的特点，综合采用微型化无线通讯系统具有较高的传输速率及较大的带宽J。设计