[發(fā)明專利]一種用于體內(nèi)器械微波無(wú)線充電的植入式圓極化天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210047382.8
• 申請(qǐng)日: 2022-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114421144B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白雪;許立業(yè);徐雷鈞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/24
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)一種用于體內(nèi)器械微波無(wú)線充電的植入式圓極化天線，涉及一種通過(guò)在天線輻射面的對(duì)角線上添加一對(duì)對(duì)稱狹縫，從而激勵(lì)出兩個(gè)振幅相等且相位差為90°的正交輸入，以此實(shí)現(xiàn)天線按照?qǐng)A極化的極化方式輻射的方法。該天線由平行放置的兩層基板、設(shè)置在兩層基板之間的正方形輻射貼片、天線輸出端口組成。通過(guò)在敷銅材質(zhì)的天線輻射面上加載方環(huán)狀蛇形短截線以優(yōu)化電流路徑，進(jìn)一步地減小了天線的體積。本發(fā)明提出的植入式圓極化天線可集成在如心臟起搏器、人工心臟、體內(nèi)傳感器等植入人體組織中的醫(yī)療器械的外殼上，用于接收微波無(wú)線充電的電能，從而無(wú)需手術(shù)更換器械電池，大大降低了病人手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療電子器械技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種用于體內(nèi)器械微波無(wú)線充電的植入式圓極化天線

背景技術(shù)

全球依靠植入式醫(yī)療裝置維持正常生活的人群比較龐大，而像心臟起搏器此類相對(duì)較大的植入式有源裝置，大多采用一次性電池或者有線方式進(jìn)行供電。針對(duì)這些方式面臨電池電量耗盡就需要再次手術(shù)更換起搏器及有線皮膚感染等問(wèn)題出現(xiàn)的弊端，本設(shè)計(jì)旨在提出一種能夠透過(guò)人體組織為植入式醫(yī)療器械接收無(wú)線充電功率的植入式圓極化天線。

植入式圓極化天線可以避免傳統(tǒng)線極化天線因存在對(duì)準(zhǔn)誤差角度而產(chǎn)生的效率損失，因?yàn)閳A極化的天線可以接收任意線極化的電磁波，且能抑制電磁波在多條路徑和反射下產(chǎn)生的線極化角度改變的問(wèn)題。植入式圓極化天線的基本參數(shù)是最大增益方向上的軸比，任意極化波的瞬時(shí)電場(chǎng)矢量的端點(diǎn)軌跡為一橢圓，橢圓的長(zhǎng)軸2A和短軸2B軸比是圓極化天線的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它代表圓極化的純度，軸比不大于3dB的帶寬，定義為天線的圓極化帶寬。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述電池能量耗盡只能手術(shù)更換植入式器械的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠透過(guò)人體組織為植入式醫(yī)療器械接收無(wú)線充電功率的植入式圓極化天線。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的具體技術(shù)方案如下：設(shè)計(jì)的天線包括平行設(shè)置的上覆蓋板(3)和天線基板(5)、設(shè)置在上覆蓋板(3)和天線基板(5)之間的正方形敷銅輻射貼片(4)、設(shè)置在天線基板(5)下表面的接地層(6)、天線輸出端口(7)；正方形輻射貼片(4)的對(duì)角線上開(kāi)有一對(duì)矩形狹縫槽(2)以激勵(lì)出圓極化，在正方形輻射貼片(4)的中間部分開(kāi)有一圈方環(huán)狀蛇形短截線(1)以優(yōu)化電流路徑，進(jìn)一步地減小天線的體積。

進(jìn)一步的,所述天線輸出端口(7)的饋電芯棒貫穿天線基板，一端與輻射貼片(4)相接，另一端與接地層(6)相接。

進(jìn)一步的,所述輻射貼片(4)和接地層(6)的材質(zhì)為金屬銅材質(zhì)，如果為了追求更好的導(dǎo)電性能，還可換成金材質(zhì)。

進(jìn)一步的,所述上覆蓋板(3)和天線基板(5)的材質(zhì)為環(huán)氧樹(shù)脂材質(zhì)，如果為了追求更好的輻射性能，還可換成介電常數(shù)更高的高頻基板材質(zhì)。

本發(fā)明提供了一種用于體內(nèi)器械微波無(wú)線充電的植入式圓極化，通過(guò)在兩基板之間的輻射貼片對(duì)角線上開(kāi)一組矩形狹縫槽以引入大小相等、相位相差90°的正交激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)了天線輻射的圓極化；在輻射貼片上的中間部分開(kāi)有一圈方環(huán)狀蛇形短截線用以優(yōu)化電流路徑，實(shí)現(xiàn)了天線尺寸的小型化，增強(qiáng)了天線的阻抗帶寬。

以上所述僅是本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，將該種圓極化天線形式運(yùn)用在毫米波及更高頻段，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例提供的一種植入式圓極化天線的輻射貼片層示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例提供的一種植入式圓極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例提供的一種天線用于植入式器械無(wú)線充電的結(jié)構(gòu)想象圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例提供的一種植入式圓極化天線回波損耗參數(shù)S11的仿真和實(shí)測(cè)結(jié)果示意圖