一种植入式能量与数据分时无线传输系统及其设计方法技术方案

本发明专利技术涉及一种植入式能量与数据分时无线传输系统及其设计方法。本发明专利技术上位机将下位机需要执行的指令以及下位机需要的能量通过LCC拓补电路以正弦电压的形式传输给下位机。上位机的能量与数据是通过分时复用的方式传输的，能量与数据占据不同的时间片。在能量传输时间片，能量以正弦电压作为载体通过LCC拓补电路传输。在信息传输时间片，信息通过FSK调制电路调制以后，以电压形式进行传输。在下位机一侧，FSK调制电路将采集到的输入信号按照FSK的方式调制以后通过双侧LCC电路传输给上位机。本发明专利技术采用分时复用的方式切换能量与数据传输模式，采用独立谐振点，大大降低上行数据传输的难度，优化了系统的功耗、体积，降低系统复杂度。统复杂度。统复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种植入式能量与数据分时无线传输系统及其设计方法


[0001]本系统属于生物医学电子
，具体涉及一种基于双侧LCC拓补的植入式能量与数据分时无线传输系统及其设计方法。
技术背景
[0002]对人体生命体征的监测和控制对于一些疾病的治疗至关重要。例如对于诊断有青光眼的患者来说，实时测量眼压并及时用药对于防止病情恶化来说非常重要。再比如，通过可穿戴设备对胎儿的生命体征进行实时检测，对早产和刨宫产提供更有效的干预指针，能够更好地保证孕妇和胎儿的健康、降低医疗成本。全植入式系统被认为是这些疾病的最终解决方案。他们使用能量收集的方式来满足自身的功耗，通过无线通信的方式实现数据的上传和下达。目前大多数研究中，磁感应无线电能传输技术与无线通信模块结合为主要的植入式系统解决方案。他们在植入式设备上集成微型线圈用于收集体外传输进来的能量，并使用外接通信模块如蓝牙、ZigBee等方式将收集到的信号发送出去。这些研究将无线通信与能量传输分开成独立的物理链路，这将大大增加系统的设计难度，外接通信模块对天线的要求必将增加系统的体积。所以，将这些方式应用在脑机接口、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植入式能量与数据分时无线传输系统设计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤一、根据植入式应用场景，确定双侧LCC拓补中初级主线圈L1和副级线圈L2的尺寸、形状、匝数，并测量其电感值；主线圈在植入式场景中负责用来能量与数据的传输；步骤二、根据植入式系统的数据传输与能量传输要求选择谐振频率；基于双侧LCC拓补的无线电能传输系统具有两个谐振点，在本系统中高频点用于数据传输，低频点用于能量传输；步骤三、确定双侧LCC拓补电路各个元件的值：在步骤二确定的能量传输频率与数据传输频率的基础上，选取LCC拓补L
1p
,L
1s
,C
1p
,C
1s
,C
2p
,C
2s
的值，其中L
1p
、L
1s
分别为原副边LCC拓补的串联电感，C
1p
、C
1s
分别为原副边LCC拓补的串联电容，C
2p
、C
2s
分别为原副边LCC拓补的并联电容；两个谐振点的频率值表达式为：联电容；两个谐振点的频率值表达式为：上式中L1为主线圈电感值；在确定LCC拓补各个元器件参数值时，由参数所确定的频率值由上式计算得来；步骤四、确定电路谐振频率：使用信号发生器激励搭建的系统，在输出端使用示波器观察输出波形；记录输出电压极大值点，此时的频率点为谐振频率点，其中频率值较大的点为数据传输载波对应的频率点、频率值较小的频率点为能量传输频率点；步骤五、设计FSK调制电路：为了能够实现数据的传输，必须将所需要传输的信息装载到载波上；本系统的通信系统采用数字调制的形式进行信息的转载，采取DDS信号发生器的生成所需的信号；将正弦波电压Y[i]按照下式进行N点采样：将得到的电压值存储到FSK调制电路N位ROM里；在进行具体调制时，再将此N位数据与调制信号进行运算，并将计算的结果输出到数模转换器中产生所需要的波形；通过改变读取ROM数据所用的时钟，完成FSK调制；读取ROM的时钟与采样点数N共同决定着FSK调制电路的载波频率，具体关系为：其中f
carrier
为载波频率，f
clock
为驱动ROM的频率；FSK调制在于改变载波信号的频率，也就是说当需要传输逻辑1时，载波电压信号的频率为f1，当需要传输逻辑0时，载波电压信号的频率为f2；由上式可知，改变载波频率f
carrier
能通过改变驱动ROM时钟的频率f
clock
实现；步骤六、设计鉴频电路：鉴频器通过三个滤波器来实现；其中两个为LC带通滤波器，其允许通过的频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：程瑜华，李涌屿，李文钧，王高峰，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：