微波热疗技术已在很多疾病的临床治疗中得到应用，如肿瘤的热疗、热凝止血和异常增生组织的消除等。临床研究证明在有些场合微波热疗比其它治疗方法更为有效，具有设备简单，治疗费用低，操作方便，剂量容易控制，安全有效，并发症少，副作用小等优势。而设计高效安全的微波热疗天线是微波热疗效果优劣的关键。本文设计了三种分别适用于身体不同部位肿瘤治疗的微波热疗天线，具体包括适用于体内深部肿瘤治疗的挽袖圆顶天线，适用于腔体肿瘤治疗的采用形状记忆合金加工的螺旋天线和适用于体表肿瘤治疗的微带螺旋天线。采用基于有限元方法的HFSS软件分析了天线的结构参数对天线性能的影响，在此基础上，对天线参数进行了优化，通过组织模型实验验证了数值计算结果，本研究为临床微波热疗天线的设计和使用提供了理论依据。论文具体研究内容包括：1．优化的挽袖圆顶天线与单极子天线和挽袖天线相比较，反射系数小，能量泄露少，并且反射系数和热图分布不随天线插入人体组织的深度变化而变化；对顶部的设计不仅增加了顶部的能量分布，而且改善了天线的阻抗特性。2．设计的用于腔体的记忆合金螺旋天线和用于表面治疗的微带螺旋天线具有热图分布合理，治疗区域的大小和形状可通过调节天线的参数进行调整等特点，天线的反射系数较小，且对工作频率的波动和结构参数的变化不敏感。使用记忆合金材料设计的治疗腔内肿瘤的螺旋天线，可以无损伤的通过人体自然管腔进入病灶区域，减少了患者的痛苦。3．加工了三种经数值仿真优化的天线，配制了人体组织模型，采用三种天线对人体组织模型进行热疗实验，测量了热疗条件下的反射系数及热疗温度分布。实验结果表明，三种天线的反射系数和它们的热疗温度分布与数值仿真结果相吻合，验证了数值计算分析的正确性。