[实用新型]一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物医学遥测领域，具体涉及一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线。

背景技术

随着生物医疗的快速发展，植入式医疗装置的需求与设计应用越来越广泛。一系列植入式装置如人造耳蜗、心脏起搏器、植入式视网膜等已经在临床医学中得到应用。在这些应用中，对于植入式射频装置与位于身体外的基站之间进行无线通信而言，天线是不可或缺的。联邦通信委员会(FederalCommunicationsCommission，FCC)已批准MICS(MedicalImplantCommunicationService)频段402-405MHz为植入式天线的工作频段。并且，2.4-2.5GHz的工业、科研、医疗(IndustrialScientificMedical，ISM)频段也可用于植入式医疗装置通信。然而，由于MICS频段的电磁波频率较低且植入人体空间受限，增加了天线小型化设计的难度；人体有耗组织会吸收电磁波，导致天线增益的减小。这些因素对植入式天线的设计带来挑战。

从以前的工作看，工作于MICS和ISM双频带、分形、差分馈电等技术可以应用于生物医疗邻域。这是由于采用如希尔伯特曲线、Koch曲线等分形曲线能够延长电流有效路径，从而降低工作频率，实现天线的小型化。此外，双频带使得植入式装置不仅能够利用MICS频带与体外基站进行医疗数据的无线传输，而且可利用ISM频带接收唤醒信号，这样当植入式设备闲置时，可处于休眠状态，接收到唤醒信号时再继续工作。这样，可以减小植入式装置的功耗，延长使用寿命。差分结构的采用消除了共模噪声的干扰，便于天线连接到射频电路输入/输出端口。

实用新型内容

为了克服现有生物医学遥测天线技术存在的不足，本实用新型提供一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线。

本实用新型采用如下技术方案：

一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线，包括介质基板、天线辐射单元、对称同轴及地板，所述天线辐射单元位于介质基板上表面，所述地板位于介质基板下表面，所述天线辐射单元由希尔伯特曲线构成，所述希尔伯特曲线由宽希尔伯特曲线及窄希尔伯特曲线构成，所述对称同轴包括左同轴及右同轴，所述左、右同轴位于窄的希尔伯特曲线垂直中心线的两侧，且关于介质基板垂直中心线对称。

所述希尔伯特曲线具体包括两条窄希尔伯特曲线及一条宽希尔伯特曲线，所述两条窄希尔伯特曲线位于介质基板的上方，所述宽希尔伯特曲线位于介质基板的下方，所述宽窄希尔伯特曲线的连接点关于介质基板垂直中心线对称。

所述希尔伯特曲线的阶数是四阶，所述宽希尔伯特曲线的宽度是0.4mm，窄希尔伯特曲线宽度是0.3mm，每条希尔伯特曲线的基本单元长度是1mm。

两条窄希尔伯特曲线的连接点距离是5.8mm。

所述地板为正方形，地板边长为9.4mm。

还包括生物相容性薄膜材料，其镀在整个天线的外表面。

本实用新型的有益效果：

本实用新型分形曲线的应用能有效延长电流路径，使天线尺寸缩小；双频带天线能节约设备的有限能量；差分结构能抑制共模信号，提高辐射效率，且利于连接射频集成电路输入输出端口。

附图说明

图1(a)～图1(b)分别是本实用新型一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线的俯视及侧视结构图。

图2是本实用新型一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线的仿真环境图。

图3是本实用新型一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线植入两种三层组织模型时的差分反射系数仿真图。

图4是当本实用新型一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线地板下分别覆盖RogersRO3210、理想导电体和空气时的差分反射系数仿真图。

图5是当本实用新型一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线地板植入人体手臂模型时的辐射增益方向图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1(a)～图1(b)所示，一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线，包括介质基板1、天线辐射单元2、对称同轴及地板4，所述天线辐射单元位于介质基板上表面，所述地板位于介质基板下表面，所述天线辐射单元由希尔伯特曲线构成，所述天线分别在两种三层组织模型和人体手臂模型中进行仿真。