随着人口老龄化问题的不断加剧和亚健康人群的不断增加,移动医疗技术因其在个人医疗保健中的重要应用逐渐受到人们的关注,并成为未来生物医学的发展趋势。植入式医疗设备工作在人体内,对病人的生理参数进行实时监测,为疾病预防、诊断及治疗提供信息。同时,它能为患者提供更舒适的治疗环境和服务。植入式医疗设备与外部设备的数据传输是通过天线完成的。小的天线尺寸不仅能提高患者的舒适度,还能增加对人体位置的敏感度,提高通信质量,而优良的天线性能也是植入式医疗设备进行精确数据遥测的重要前提。体内外的无线能量传输能延长植入式医疗设备的工作寿命,这对于植入式医疗设备长期、稳定的工作至关重要。因此,在人们生活水平和个人健康意识不断提高的今天,对移动医疗中植入式天线与无线能量传输的研究具有非常重要的价值和意义,但是复杂的人体环境给植入式天线的设计带来了新的要求与挑战。本文对应用于无线医疗设备中的植入式天线以及无线能量传输技术进行了研究,主要工作包括:首先,采用高介电常数介质板和蜿蜒结构平面倒F天线减小天线尺寸,设计了一款紧凑的三频段医疗植入式天线,天线尺寸为20mm × 15mm × 0.5mm,工作频率为MICS频段(404MHz),WMTS频段(1.43GHz)和ISM频段(2.45GHz)。对天线参数进行优化后,天线在三个频点处的阻抗带宽分别为382-416MHz(8.4%),1.41-1.48GHz(4.9%)和 2.28-2.6GHz(13.1%),同时保持了-37.3,-25.7 和-19.1dB 的远场增益。对设计的植入式天线,分析了不同植入情况下天线辐射性能的改变。为了进一步减小天线尺寸,采用高介电常数介质板与多层平面倒F天线相结合,设计了一款三频段植入式天线,天线同样覆盖了 MICS频段和WMTS频段,还覆盖了 ISM频段(918MHz),天线结构紧凑,尺寸仅10mm× 10mm × 1.5mm。对天线性能影响较大的参数进行了优化,最终,天线在各频点处回波损耗小于-15dB,增益分别为-39,-33,-26dB,保证了天线工作的可靠性。同时,考虑到天线辐射带来的人体安全问题,对天线各频段的SAR(比吸收率)值进行了预估。最后,基于仿真模型制作了天线实物,用猪肉模拟人体组织进行了实测,实测数据与仿真结果吻合良好。为了解决医疗植入式设备中的供电问题,系统地研究了植入式系统中的无线能量传输技术。远场无线能量传输必须考虑人体安全,首先基于所设计的植入式天线,在满足各项安全规定的情况下,计算了 918MHz处植入式天线能接受到的功率,以此确定整流电路的输入功率范围,对整流电路的转换效率进行优化。然后,以提高转换效率为目标,对整流电路中负载、电容和电感等进行了优化。最终,在输入功率为5dBm时获得了 69.4%的转换效率,负载上直流电压达到3.5V,足够提供植入式医疗设备所需的能量,使植入式医疗设备长时间、稳定地工作。