[发明专利]一种用于体内器械微波无线充电的植入式圆极化天线

说明书

本发明公开一种用于体内器械微波无线充电的植入式圆极化天线，涉及一种通过在天线辐射面的对角线上添加一对对称狭缝，从而激励出两个振幅相等且相位差为90°的正交输入，以此实现天线按照圆极化的极化方式辐射的方法。该天线由平行放置的两层基板、设置在两层基板之间的正方形辐射贴片、天线输出端口组成。通过在敷铜材质的天线辐射面上加载方环状蛇形短截线以优化电流路径，进一步地减小了天线的体积。本发明提出的植入式圆极化天线可集成在如心脏起搏器、人工心脏、体内传感器等植入人体组织中的医疗器械的外壳上，用于接收微波无线充电的电能，从而无需手术更换器械电池，大大降低了病人手术的风险和经济成本。

技术领域

本发明涉及医疗电子器械技术领域，更具体的，涉及一种用于体内器械微波无线充电的植入式圆极化天线

背景技术

全球依靠植入式医疗装置维持正常生活的人群比较庞大，而像心脏起搏器此类相对较大的植入式有源装置，大多采用一次性电池或者有线方式进行供电。针对这些方式面临电池电量耗尽就需要再次手术更换起搏器及有线皮肤感染等问题出现的弊端，本设计旨在提出一种能够透过人体组织为植入式医疗器械接收无线充电功率的植入式圆极化天线。

植入式圆极化天线可以避免传统线极化天线因存在对准误差角度而产生的效率损失，因为圆极化的天线可以接收任意线极化的电磁波，且能抑制电磁波在多条路径和反射下产生的线极化角度改变的问题。植入式圆极化天线的基本参数是最大增益方向上的轴比，任意极化波的瞬时电场矢量的端点轨迹为一椭圆，椭圆的长轴2A和短轴2B轴比是圆极化天线的一个重要的性能指标，它代表圆极化的纯度，轴比不大于3dB的带宽，定义为天线的圆极化带宽。

发明内容

为解决上述电池能量耗尽只能手术更换植入式器械的问题，本发明提供一种能够透过人体组织为植入式医疗器械接收无线充电功率的植入式圆极化天线。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案如下：设计的天线包括平行设置的上覆盖板(3)和天线基板(5)、设置在上覆盖板(3)和天线基板(5)之间的正方形敷铜辐射贴片(4)、设置在天线基板(5)下表面的接地层(6)、天线输出端口(7)；正方形辐射贴片(4)的对角线上开有一对矩形狭缝槽(2)以激励出圆极化，在正方形辐射贴片(4)的中间部分开有一圈方环状蛇形短截线(1)以优化电流路径，进一步地减小天线的体积。

进一步的,所述天线输出端口(7)的馈电芯棒贯穿天线基板，一端与辐射贴片(4)相接，另一端与接地层(6)相接。

进一步的,所述辐射贴片(4)和接地层(6)的材质为金属铜材质，如果为了追求更好的导电性能，还可换成金材质。

进一步的,所述上覆盖板(3)和天线基板(5)的材质为环氧树脂材质，如果为了追求更好的辐射性能，还可换成介电常数更高的高频基板材质。

本发明提供了一种用于体内器械微波无线充电的植入式圆极化，通过在两基板之间的辐射贴片对角线上开一组矩形狭缝槽以引入大小相等、相位相差90°的正交激励，实现了天线辐射的圆极化；在辐射贴片上的中间部分开有一圈方环状蛇形短截线用以优化电流路径，实现了天线尺寸的小型化，增强了天线的阻抗带宽。

以上所述仅是本发明的发明内容，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，将该种圆极化天线形式运用在毫米波及更高频段，也应视为本发明的保护范围。

附图说明

图1是根据本发明实例提供的一种植入式圆极化天线的辐射贴片层示意图；

图2是根据本发明实例提供的一种植入式圆极化天线的结构示意图；

图3是根据本发明实例提供的一种天线用于植入式器械无线充电的结构想象图；

图4是根据本发明实例提供的一种植入式圆极化天线回波损耗参数S11的仿真和实测结果示意图