一種增益天線及通信系統技術方案

一種增益天線及通信系統，所述增益天線包括：LC串聯諧振電路，用來與閱讀器通信，所述LC串聯諧振電路具有串聯的第一電感ls與第一電容Cs；LC并聯諧振電路，與所述LC串聯諧振電路串聯，用來與植入式生物傳感標簽通信，所述LC并聯諧振電路具有并聯的第二電感lp與第二電容Cp，所述增益天線用于增加閱讀器和植入式生物傳感標簽的通信距離。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物傳感
，具體涉及一種訪問植入式生物傳感標簽的增益天線及通信系統。
技術介紹
近年來，植入式傳感器在生物體監控、診斷、治療等方面發揮著重要的作用。如心率、血壓、眼內壓、顱內壓等生理指標的長期監測都廣泛使用植入式傳感器。這種植入式傳感器的設計基本上都是無源的，它們無需電源，以免使人體在傳感器電源的頻繁更換時帶來極大的痛苦，而且可以避免創口的感染。但是這樣在植入式生物傳感領域帶來了一個重要的挑戰：體外部設備怎樣能夠高效長久可靠地給傳感器供電和與之通信。通常采用的技術是RFID磁耦合的方式，通信頻率一般選為13.56MHz。在植入式生物傳感標簽裝置中設置有線圈，該線圈通過磁耦合與外置的閱讀器的天線來進行通信和能量的傳輸。由于植入式生物傳感標簽的尺寸限制，例如在眼內壓的持續測量，通常植入式生物傳感標簽只有幾個平方毫米。這樣，閱讀器的天線和植入式生物傳感標簽的線圈之間尺寸相差很大，且位置不易吻合，導致它們之間的耦合系數很小，繼而導致閱讀器的天線和植入式生物傳感標簽的線圈之間的通信距離只有1-2mm左右，通信的質量和可靠性難以得到保證。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題鑒于上述技術問題，為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提出了一種訪問植入式生物傳感標簽的增益天線及系統。(二)技術方案根據本專利技術的一個方面，提供一種增益天線。所述增益天線包括：LC串聯諧振電路，用來與閱讀器通信，所述LC串聯諧振電路具有串聯的第一電感ls與第一電容Cs；LC并聯諧振電路，與所述LC串聯諧振電路串聯，用來與植入式生物傳感標簽通信，所述LC并聯諧振電路具有并聯的第二電感lp與第二電容Cp。根據本專利技術的另一個方面，提供一種通信系統。該通信系統包括增益天線、閱讀器和植入式生物傳感標簽，所述增益天線用于所述閱讀器和植入式生物傳感標簽之間的通信中繼。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本專利技術具有以下有益效果：(1)增益天線中的第一電感ls的尺寸與磁耦合閱讀器的天線的尺寸相匹配，第二電感lp的尺寸與植入式生物傳感標簽的尺寸相匹配，使得增益天線可以同時與磁耦合閱讀器和植入式生物傳感標簽進行很好的耦合，起到了通信中繼站的作用，明顯增加通信距離；(2)增益天線采用柔軟PCB設計，可以方便地像藥膏一樣貼在植入人體植入部位區域皮膚的表面，便于使用。附圖說明圖1為本專利技術實施例增益天線的結構示意圖；圖2采用圖1中增益天線的系統的結構示意圖；圖3為圖1中增益天線實際設計時的布線圖?！局饕?-增益天線；2-閱讀器；3-植入式生物傳感標簽。具體實施方式本專利技術某些實施例于后方將參照所附附圖做更全面性地描述，其中一些但并非全部的實施例將被示出。實際上，本專利技術的各種實施例可以許多不同形式實現，而不應被解釋為限于此數所闡述的實施例；相對地，提供這些實施例使得本專利技術滿足適用的法律要求。為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術進一步詳細說明。本專利技術實施例提供一種訪問植入式生物傳感標簽的增益天線，如圖1所示，其有一LC串聯諧振電路和一LC并聯諧振電路串聯而成，具體的第一電感ls與第一電容Cs串聯構成所述LC串聯諧振電路，第二電感lp與第二電容Cp并聯構成所述LC并聯諧振電路，第二電容Cp的兩端分別與第一電感ls與第一電容Cs的非串聯端電連接，使得所述LC串聯諧振電路和所述LC并聯諧振電路串聯，圖1中第一電阻Rs和第二電阻Rp分別是第一電感ls與第二電感lp的寄生電阻。其中，LC串聯諧振電路的諧振頻率fs與LC并聯諧振電路的諧振頻率fp相同，即fs＝fp，其中本專利技術實施例還提供一種通信系統，如圖2所示，包括上述的增益天線1，還包括閱讀器2及植入式生物傳感器標簽3。增益天線1中的第一電感ls與閱讀器的天線的耦合，增益天線1中的第二電感lp與植入式生物傳感標簽的耦合，增益天線1用作閱讀器2和植入式生物傳感標簽3之間的通信中繼站，增加通信距離。其中第二電感lp的尺寸與植入式生物傳感標簽3尺寸相仿，第二電感lp與植入式生物傳感標簽3的耦合系數為K2，第一電感ls與閱讀器1的天線尺寸相仿，第一電感ls與閱讀器1的天線的耦合系數為K1，植入式生物傳感標簽3與閱讀器2的天線的耦合系數為K3，閱讀器2的天線的尺寸遠大于的尺寸，耦合系數K與相互耦合的兩天線或線圈的尺寸相關，若兩天線或線圈的尺寸相近，則耦合系數K較大，若兩天線或線圈的尺寸相差較大，則耦合系數K較小，本實施例中，K1和K2遠大于K3。且增益天線1中串聯電路的諧振頻率fs與閱讀器2天線的諧振頻率f2相同，即fs＝f2，增益天線1中并聯電路的諧振頻率fp與植入式生物傳感標簽3的諧振頻率f3相同，即fp＝f3，相同，即所述系統采用統一的諧振頻率，實現通信。以植入式的眼內壓測量為例，一般要求植入式生物傳感標簽3的尺寸在1mm×1mm×0.5mm左右，所以采用片上天線(OCA)的設計，片上天線的尺寸在1mm×1mm左右。這樣就決定了增益天線1中第二電感lp的尺寸大小：第二電感lp為圓形線圈，其起始半徑為0.5mm，匝數N＝4，線寬為0.16mm，線間距為0.2mm，則增益天線1中第二電感lp的電感值約為34.82nH。故當系統工作頻率為13.56MHz時，并聯的第二電容Cp為3.6nF。而增益天線1中第1電感ls的設計，選擇標準的矩形ID卡(Identification Card)大小尺寸，長為80mm，寬為50mm，匝數N＝7，線寬為0.3mm，線間距為0.4mm，則第1電感ls的電感值為4.2μH。第一電容Cs為32.79pF。該增益天線1的結構設計如圖3所示，以PCB分層設計為例，其中實線表示第一金屬層；虛線表示第二金屬層。該增益天線1的設計加工可以通過普通的漆包線纏繞或者基于常規的PCB工藝加工而成，最合適的設計加工選擇是柔性印刷電路板(FPC)工藝，在柔性基材上設置電路，這樣可以使得增益天線1很方便地像藥膏一樣貼在植入人體植入部位區域皮膚的表面，柔性基材通常選用聚酰亞胺材料。通過該增益天線1，閱讀器2例如常規閱讀器或具有NFC功能的智能設備，可以很方便與植入式生物傳感器標簽建立通信通道，能夠準確、快速地讀出植入體的待測生理指標。應注意，附圖中各部件的形狀和尺寸不反映真實大小和比例，而僅示意本專利技術實施例的內容。實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本專利技術的保護范圍。并且上述實施例可基于設計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用，即不同實施例中的技術特征可以自由組合形成更多的實施例。需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現方式，均為所屬
中普通技術人員所知的形式，并未進行詳細說明。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結構、形狀或方式，本領域普通技術人員可對其進行簡單地更改或替換。以上所述的具體實施例，對本專利技術的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本專利技術的具體實施例而已，并不用于限制本專利技術，凡在本專利技術的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種增益天線(1)，其特征在于，包括：LC串聯諧振電路，用來與閱讀器(2)通信，所述LC串聯諧振電路具有串聯的第一電感ls與第一電容Cs；LC并聯諧振電路，與所述LC串聯諧振電路串聯，用來與植入式生物傳感標簽(3)通信，所述LC并聯諧振電路具有并聯的第二電感lp與第二電容Cp。

【技術特征摘要】
1.一種增益天線(1)，其特征在于，包括：LC串聯諧振電路，用來與閱讀器(2)通信，所述LC串聯諧振電路具有串聯的第一電感ls與第一電容Cs；LC并聯諧振電路，與所述LC串聯諧振電路串聯，用來與植入式生物傳感標簽(3)通信，所述LC并聯諧振電路具有并聯的第二電感lp與第二電容Cp。2.根據權利要求1所述的增益天線(1)，其特征在于：所述第一電感ls尺寸與所述閱讀器(2)的天線的尺寸相對應，所述第二電感lp的尺寸與所述植入式生物傳感標簽(3)的尺寸相對應。3.根據權利要求2所述的增益天線(1)，其特征在于：所述的LC串聯諧振電路的諧振頻率fs與所述的LC并聯諧振電路的諧振頻率fp相同。4.根據權利要求1至3中任一所述的增益天線(1)，其特征在于，還包括：柔性基材；其中，所述LC串聯諧振電路和LC并聯諧振電路形成于所述柔性基材上，構成柔性印刷電路板結構。5.根據權利要求4所述的增益天線(1)，其特征在于，還包括：所述柔性基材為聚酰亞胺材料。6.一種通信系統，其特征在于，包括權利要求1至5中任一所述的增益天線(1)，其特征在于，還包括閱讀器(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李生輝，盧小冬，劉昱，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11