摘要近年来随着生医技术的发展医疗仪器渐渐缩小化趋向.docVIP

第一章 摘 要近年來，隨著生醫技術的發展，醫療儀器漸漸縮小化，趨向透過無線傳輸的方式來達到資料傳輸，甚至於即時的生理監控系統。本論文的主要目的為設計一個可以直接之RFID天線設計，最近幾年來，植入式天線在現代醫學中是被廣泛研究的一項新興技術，其主要應用於熱治療及生理訊號遙測。但是至目前為止，有關植入式天線之論文卻相當稀少。 在本論文當中，首先提出了工作頻率位於915 MHz時人體皮膚模型之架構，利用CPW入設計之天線來加以驗證此皮膚模型可否成功的應用於一般天線設計時基板之應用，接著透過共平面的天線設計基礎，提出了RFID Tag的天線設計，並且盡量RFID晶片達到阻抗匹配的程度，進而發揮此晶片之最大效能simulation (HFSS)Ansoft公司。此模擬軟體利用全波場(full-wave field)方式計算三維的被動元件，其直接式介面簡化設計流程，而其後處理(post-processor)可清晰了解元件的電性品質，所以此軟體應可適用於本專題的需求。 第二章 簡介無線射頻辨識系統(Radio Frequency Identification，RFID)近年來在遠端控制辨識變的非常地盛行，而利用RF無線電波方式來做為物件的自動辨識技術，距離隨著頻率的高低可以從數公分到達數公尺之遠。 一套完整的RFID系統大約可以概分為讀取機(Reader)，電子標籤(Tag)以及主機(Host)，主要的原理是利用Reader發射RF射頻能量來讀取植入或是貼附在物件上之Tag，最後透過Host來做資料的分析以及研究，目前日常生活中的相關應用已經非常地廣泛，例如日本電車系統所使用的SUICA卡、台灣捷運系統的悠遊卡、門禁管理卡、動植物辨識晶片、商店常用的防盜標籤、企業公司的物料管理，未來更可以透過與生理感測器(Bio-sensor)的結合，應用在人體以及醫學方面的檢測與分析。 天線效率(Antenna Efficiency) 天線的輻射效率用以決定天線是否可以有效地將輸入之射頻功率(Radio Power)轉換成輻射功率(Radiation Power)，且將此輻射功率集中在所需要的方向輻射，而輻射的效果好壞就與此天線效率有關。 　　如果假設位於諧振頻率點的阻抗為，其中為天線之輻射電阻，為天線電路之損失電阻，則天線效率可由下式表示: (2.5) 所以為了提高天線的效率，必須使遠大於，一般而言天線的阻抗不是電容性就是電感性，所以通常只要增加電容或是電感便可改變天線之效率。然而在特定的輻射電阻以及損失電阻之下，天線頻寬(Bandwidth)則是由電感對電容的比值來決定，如果這個比值越大就表示其品質因素越大，但相對的頻寬就會越小。 有效等向輻射功率(EIRP) 從有效等向輻射功率(Equivalent Isotropically Radiated Power)中可以計算出距離輻射體某個距離時的電場強度，依照各國法規規定而有所不同，如表2.1所示。表2.1、列舉不同國家所規定的最大EIRP功率國家 頻率(W) 歐洲 3.28 美國 4 台灣 4 日本 4 韓國 4 其算法可參考下式: (2.6) 其中為發射端的功率，為發射天線的增益。 另外也可以由下式表示: (2.7) 其中為發射端的功率，為同軸電纜的損失，為發射天線的增益。 無線射頻辨識(RFID)系統發展簡介 無線射頻辨識系統，英文全名為Radio Frequency Identification，也就是現今眾所皆知的RFID，簡單來說，就是透過射頻無線電波所發送的能量來進行無線資料辨識以及擷取的工作。 RFID最早的發展概念大約可以追溯到第二次世界大戰的時候，英國的軍方首先發展的非接觸技術(Contactless Technology)，目的是為了辨識從歐洲大陸飛回英國本國的飛機到底是自己的飛機還是敵機，此系統稱為IFF敵我辨識(Identify: Friend or Foe)系統，當時所應用的原理，類似於現今的主動式標籤(Active Tag)，將標籤裝置在英軍飛機上，透過雷達發射訊號到飛機的電子標籤時，標籤就會發出適當之回應訊號，便可用來做為飛機的確認，目前飛安系統也是使用此方式為概念沿用至今。 接著在1970年末期，RFID技術開始移轉往民間發展，美國政府的洛薩拉摩斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)發展了在牛隻身上植入RFID電子標籤，目的為用來追蹤牛隻