伴随着植入式生物医疗设备的兴起,更多植入式设备将会被用于人体来维持和改善人们的生活,体内联网的概念由此而生,然而植入式设备的续航问题限制了体内联网的应用与发展。近年来,伴随着对无线能量传输技术的研究,越来越多的人尝试将无线能量传输技术用于给植入式设备充电来解决植入式设备的续航问题,然而目前的无线能量传输技术主要针对点对点的无线能量传输,难以满足体内联网需要。故而研究并设计出面向无线能量传输的发射天线可以为未来体内联网的充电问题带来一个可行的解决方案。由于可重构传输阵列兼顾聚焦和波束转向性能,故而可以通过在发射天线中加载可重构传输阵列来实现高效、动态的无线能量传输。本课题主要做了如下研究:1、研究与设计了一款基于有源频率选择表面的波束转向天线。通过外部偏置电压控制变容二极管的电容值以改变频率选择表面单元在所需频段的传输相位,使单元在电容调谐范围内实现360度的传输相位变化且其传输系数在电容调谐范围皆内高于-3dB。然而目前该类型的频率选择表面体积较大,故而本文从减少频率选择表面单元所需的层数出发,对频率选择表面单元中间层进行了一定的改动,使其可以在3层时满足设计要求。将频率选择表面单元组成5×5阵列,馈源天线采用4×4贴片阵列天线,根据平面波入射时波束转向的原理,计算在所需转向角度下相邻频率选择表面单元间的恒定相位差,通过仿真得到了 25度范围的波束转向,并通过实物测试取得了相似的结果,对仿真结果和测试结果的差异进行了误差分析。2、研究与设计了一款基于1比特有源频率选择表面的波束转向天线。本文通过在频率选择表面单元上引入一圈外部金属环来减少该单元的尺寸,并在中间金属环间开槽引入电容以此降低带阻的频段使单元在所需频段内皆为带通特性。通过仿真优化,在5.8GHz时,该1比特频率选择表面单元在pin二极管正偏和反偏/零偏时的传输系数皆高于-1dB,且在pin二极管正偏和pin二极管反偏/零偏时实现了 180度的相位差。将频率选择表面单元组成11×11阵列,根据球面波入射时波束转向的原理,计算在各个转向角度下每个单元所需的传输相位,分别在馈源天线为喇叭天线和2×2贴片阵列天线的情况下进行了仿真,都得到了 40度范围的波束转向且提升了天线的增益,即该波束转向天线满足高效跟动态的性能。在收发天线皆为2×2贴片阵列天线情况下,在五种状态下比较了有频率选择表面跟无频率选择表面时二者的S21系数大小。通过S21系数大小来表明在无线能量传输系统中加载频率选择表面可以实现一个高效、动态的传输,以此说明该面向无线能量传输的发射天线可以满足未来体联网下多植入式设备充电所需。最后,通过实物测试得到了该基于1比特有源频率选择表面的远场方向图,并对实物测试结果跟仿真结果间的误差进行了误差分析。针对未来体联网多植入式设备下无线能量传输问题,本文设计了两款基于有源频率选择表面的波束转向天线,通过仿真与测试结果可以看出,所设计的天线能够实现一定角度下的波束调控,仿真与测试结果皆表明所设计的发射天线非常适用于面向植入式设备的无线能量传输系统。