用于生物遥测植入式天线体外测量的精确等效人体模型介电设计

《IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation》：Accurate Equivalent Human Body Phantom Dielectric Design for In Vitro Measurement of Implantable Antennas for Biotelemetry

有效复介电常数估算的传输矩阵法研究

　　

摘要：

本文提出了一种高效的技术，利用传输矩阵法（TMM）在不同医学频率（402 MHz和2.45 GHz）下对不同人体模型进行植入天线的体外测量，以估算其有效复介电常数。这种基于计算电磁学的方法能够克服一些常用测量技术的局限性。TMM同时考虑了多层人体模型中不同组织层的反射系数和传输系数，从而预测有效复介电常数。为了验证该方法的预测准确性，设计了两款工作在FCC规定的两个医学频段（402 MHz的MICS频段和2.45 GHz的ISM频段）的天线，并将其放置在两种常见的人体模型中——三层心脏模型和七层大脑模型中。通过记录天线在广义多层模型和预测的均匀模型中的性能来评估预测的准确性。结果表明，基于TMM的方法能够以98.46%的准确率预测任何人体模型的等效复介电常数，这一精度优于许多相关研究。本文还研究了在402 MHz和2.45 GHz频率下，由于厚度、相对介电常数和导电率变化±20%所导致的有效复介电常数的变化。该方法不受人体层数及其相对介电常数、导电率、厚度、植入天线的结构以及工作频率等因素的影响。