一種工作在mics頻段的分形可植入式天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及生物醫(yī)療領(lǐng)域，具體涉及一種工作在MICS頻段的分形可植入式天線。
【背景技術(shù)】
[0002]目前植入式醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)被用于實時監(jiān)控病人生理生化特征，改善生活質(zhì)量。這些正在使用的植入式醫(yī)療設(shè)備包括心臟起搏器，迷走神經(jīng)刺激器，人工耳蝸，人工視網(wǎng)膜等。在如此眾多的植入式醫(yī)療設(shè)備中可植入式的天線是其不可或缺的部分，它起著為人體內(nèi)的植入式生物醫(yī)療設(shè)備與體外的基站之間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾饔?。由于植入式天線需要植入到人體內(nèi)因此需要采用生物相容材料來隔離天線與生物組織以防止人體對天線產(chǎn)生排異反應(yīng)同時也防止體液對天線的腐蝕。在生物醫(yī)療方面的植入式天線通常采用的頻段是醫(yī)療植入通信系統(tǒng)(Medical Implant Communicat1n System, MICS)頻段，該頻段是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(European Telecommunicat1ns Standards Institute, ETSI)規(guī)定的可用于人體無線通信的頻段。然而由于MICS頻段的電磁波的波長較長，因此需要采用小型化技術(shù)來縮小天線的尺寸，如采用高介電常數(shù)的基板，采用堆疊式的結(jié)構(gòu)，采用彎折天線等。其次植入式醫(yī)療設(shè)備中采用的微芯片射頻系統(tǒng)中普遍采用差分電路來處理信號，因此采用差分饋電技術(shù)的天線便于系統(tǒng)接口，從而省去了增加平衡非平衡轉(zhuǎn)換器(巴倫)而帶來的損耗。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本實用新型提供一種工作在MICS頻段的分形可植入式天線。
[0004]本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種工作在MICS頻段的分形可植入式天線，植入到人體的肌肉層，包括天線輻射單元、差分饋電銅柱、介質(zhì)基板及地板，所述天線輻射單元位于介質(zhì)基板的上表面，地板位于介質(zhì)基板的下表面，所述差分饋電銅柱具體為2個，并且關(guān)于天線輻射單元的垂直中線對稱，安裝在天線輻射單元上，并穿過介質(zhì)基板連接差分信號饋線。
[0006]所述天線福射單元由4階希爾伯特曲線構(gòu)成。
[0007]所述天線福射單元為正方形，邊長為9.3mm,所述希爾伯特曲線的線寬為0.3mm，單個基本單元的寬度為0.9mm。
[0008]所述差分饋電銅柱的直徑為0.7mm。
[0009]所述差分饋電銅柱距離天線輻射單元頂端為2.5mm，距離天線輻射單元的左右邊緣距離為1.3mm。
[0010]本實用新型的有益效果:
[0011]采用分形技術(shù)來增加天線輻射單元電流路徑從而使得天線能夠在MICS頻段實現(xiàn)小型化，同時具有較寬的頻帶，此外在MICS頻段差分發(fā)射系數(shù)Γ dif〈-20dB。使用差分饋電技術(shù)來使得天線能夠更好的連接可植入式醫(yī)療設(shè)備的射頻集成電路。采用高介電常數(shù)的介質(zhì)材料能減小電磁波的波長，進(jìn)而實現(xiàn)天線的小型化。采用生物相容材料來隔離天線與生物組織，避免人體對天線產(chǎn)生排異反應(yīng)以及活性生物組織對天線的腐蝕。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型一種差分饋電的工作在MICS頻段的分形可植入式天線的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2是本實用新型本實施例一種差分饋電的工作在MICS頻段的分形可植入式天線的參數(shù)圖；
[0014]圖3是本實用新型一種差分饋電的工作在MICS頻段的分形可植入式天線的差分反射系數(shù)曲線圖；
[0015]圖4是本實用新型一種差分饋電的工作在MICS頻段的分形可植入式天線的在403MHz的方向圖；
[0016]圖5是一種差分饋電的工作在MICS頻段的分形可植入式天線工作環(huán)境示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0018]實施例
[0019]如圖1、2所示，一種工作在MICS頻段的分形可植入式天線，包括天線輻射單元1、差分饋電銅柱2A-2B、介質(zhì)基板3及地板4，所述天線輻射單元I位于介質(zhì)基板3的上表面，地板4位于介質(zhì)基板3的下表面，所述差分饋電銅柱具體為2個，對稱安裝在天線輻射單元I上，關(guān)于天線輻射單元的垂直中線對稱，并穿過介質(zhì)基板3連接差分信號饋線，差分信號饋線由兩銅柱饋入天線獲得，所述地板4位于介質(zhì)基板的下表面，并開有圓形孔使差分信號線接入到差分饋電銅柱。還包括生物相容材料薄膜，所述該薄膜覆蓋整個天線的表面，厚度為20 μm，整個天線可植入到人體的肌肉層。
[0020]所述天線輻射單元I是由4階希爾伯特曲線構(gòu)成，整個天線為正方形邊長L為
9.3mm。所述希爾伯特曲線天線福射單元線寬w為0.3mm，單個基本單元的寬度wl為
0.9mm。天線在整個MICS頻段(402_405MHz)內(nèi)差分反射系數(shù)都小于_20dB，天線帶寬為372-449MHZ。并且具有較好的輻射特性。
[0021]所述介質(zhì)基板3為正方形的Rogers R03210介質(zhì)基板，其邊長L為9.3mm，厚度h為0.635mm，相對介電常數(shù)ε 10.2，損耗角正切tan δ為0.003。
[0022]所述差分饋電銅柱2Α-2Β的直徑d為0.7mm，銅柱與天線邊緣的距離分別為dl為
1.3mm, d2 為 2.5mm。
[0023]所述生物相容材料薄膜為Parylene-C，其相對介電常數(shù)ε方2.95，損耗角正切tan δ 為 0.013ο
[0024]如圖5所示，三層人體組織從上到下分別是皮膚、脂肪、肌肉，各組織在頻率為403MHz時的相對介電常數(shù)\和導(dǎo)電率σ以及密度P已在圖中分別給出。天線的工作環(huán)境為植入到人體的肌肉層，其植入深度dp的變化對天線性能影響不大。
[0025]如圖3所示，天線在不同植入深度的差分反射系數(shù)在MICS頻段內(nèi)都小于_20dB，天線都能覆蓋的頻率范圍為372-449MHZ。
[0026]如圖4所示，天線在XOZ平面，YOZ平面的輻射方向圖都具有很好的向外輻射特性。
[0027]該天線具有小型化的特點。采用分形技術(shù)來增加天線輻射單元電流路徑從而使得天線能夠在MICS頻段實現(xiàn)小型化，同時具有寬的帶寬，此外在MICS頻段差分發(fā)射系數(shù)Γ dif〈-20dB。使用差分饋電技術(shù)來使得天線能夠更好的連接可植入式醫(yī)療設(shè)備的射頻集成電路。采用高介電常數(shù)的介質(zhì)材料能減小電磁波的波長也能實現(xiàn)天線的小型化。采用生物相容材料來隔離天線與生物組織，避免人體對天線產(chǎn)生排斥反應(yīng)以及人體環(huán)境對天線的腐蝕。所以能夠適用于植入式醫(yī)療設(shè)備。
[0028]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種工作在MICS頻段的分形可植入式天線，植入到人體的肌肉層，其特征在于，包括天線輻射單元、差分饋電銅柱、介質(zhì)基板及地板，所述天線輻射單元位于介質(zhì)基板的上表面，地板位于介質(zhì)基板的下表面，所述差分饋電銅柱具體為2個，并且關(guān)于天線輻射單元的垂直中線對稱，安裝在天線輻射單元上，并穿過介質(zhì)基板連接差分信號饋線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述天線福射單元由4階希爾伯特曲線構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，其特征在于，所述天線輻射單元為正方形，邊長為9.3mm,所述希爾伯特曲線的線寬為0.3mm，單個基本單元的寬度為0.9mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述差分饋電銅柱的直徑為0.7mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述差分饋電銅柱距離天線輻射單元頂端為2.5mm，距離天線輻射單元的左右邊緣距離為1.3mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種工作在MICS頻段的分形可植入式天線，植入到人體的肌肉層，包括天線輻射單元、差分饋電銅柱、介質(zhì)基板及地板，所述天線輻射單元位于介質(zhì)基板的上表面，地板位于介質(zhì)基板的下表面，所述差分饋電銅柱具體為2個，安裝在天線輻射單元上，并穿過介質(zhì)基板連接差分信號饋線。采用分形技術(shù)來增加電流路徑從而使得天線能夠在MICS頻段實現(xiàn)小型化，同時具有寬的頻帶，此外在MICS頻段天線的差分發(fā)射系數(shù)Γdif<-20dB。
【IPC分類】H01Q1-52, H01Q23-00, H01Q1-36
【公開號】CN204375919
【申請?zhí)枴緾N201520033739
【發(fā)明人】劉雄英, 劉輝, 韋崗
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月16日