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植入式生物遥测装置无线电能传输系统研究

作　者: 陶发
导　师: 王惠南
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 生物遥测无线电能传输 CCD E 类功率放大器低压差稳压器
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 417次
引　用: 3次
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内容摘要

无线电能传输技术是近十年来所兴起的一种新型能量供给技术,可为植入式遥测装置提供更好的能量供给方法。随着该技术在生物医学领域的逐步应用,它将会进一步推动医疗领域无创、低危险治疗的发展,具有重要的科学意义和研究价值。本课题主要研究了一种可用于植入式生物遥测装置的新型无线电能传输技术,其工作原理为:E 类功率放大器发射的耦合电磁波穿透人体后,通过谐振回路将电磁波转换为电能,再经过整流、滤波、稳压等辅助电路,最终得到 CCD所需要的工作电压。这种体外电能传输方式不仅避免了人体受感染的风险,同时解决了电池有限寿命的问题。论文详细分析了体外能量传输的特点,分别从发射模块、传输模块和接收模块三个功能单元进行了分析设计。首先,对发射模块功率放大器设计进行了重点研究:在能量的传输过程中,该模块将体外的直流能源经由高效 E 类功率放大器转换为射频功率信号,并采用 E 类功率输出模式,使得功率放大器的转换效率达 85%以上;其次,对接收模块中稳压电路进行设计,研究了一种以一个单级差动放大器作为低压差稳压电路的误差放大器,并配合一个不随外部温度变化的能隙参考电压源,为遥测装置提供一个稳定的工作电压;最后,采用计算机软件对发射模块进行仿真,仿真结果表明,发射模块的输出波形是稳定可靠的,符合射频感应式电能传输的技术要求,同时,电路实验结果则证明了腔体传输电路的有效性,符合研究应用的电能传输要求。

全文目录

第一章绪论  11-16
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 电能无线传输技术的发展状况  12-14
  1.3 本课题研究的内容及意义  14-15
  1.4 论文主要内容及组织结构  15-16
第二章感应式电能传输原理及结构  16-25
  2.1 引言  16
  2.2 电磁感应数学模型  16-18
  2.3 非接触式感应传输系统原理  18-23
    2.3.1 非接触式传输系统  19-23
      2.3.1.1 系统副边补偿  21-22
      2.3.1.2 系统原边补偿  22-23
  2.4 本章小结  23-25
第三章射频感应传输电路与结构设计  25-46
  3.1 引言  25
  3.2 射频感应传输  25-29
    3.2.1 射频谐振回路  26-27
    3.2.2 射频功率放大电路  27-29
  3.3 射频发射电路设计  29-41
    3.3.1 理想E 类功率放大器分析  29-35
    3.3.2 功率放大器设计  35-37
    3.3.3 功率放大器驱动电路  37-39
    3.3.4 调节电路  39-41
  3.4 绕组结构分析与设计  41-45
    3.4.1 绕组电路分析与设计  42-44
    3.4.2 绕组结构参数分析  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章射频接收电路分析与设计  46-60
  4.1 引言  46-47
  4.2 整流电路设计  47
  4.3 降压电路设计  47-48
  4.4 稳压电路设计  48-58
    4.4.1 线性稳压电路  49-52
    4.4.2 参考电压源的设计  52-54
    4.4.3 启动电路设计  54-55
    4.4.4 误差放大电路设计  55-57
    4.4.5 频率补偿  57-58
  4.5 本章小结  58-60
第五章电路实验与仿真  60-70
  5.1 引言  60
  5.2 发射电路分析  60-66
    5.2.1 驱动信号电路分析  61-62
    5.2.2 功率放大电路分析  62-66
  5.3 接收电路分析  66-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章全文总结与展望  70-73
  6.1 全文的主要工作总结  70-71
  6.2 课题展望  71-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
在学期间的研究成果及发表的学术论文  77

植入式生物遥测装置无线电能传输系统研究

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