[发明专利]一种复用锁相环的近场无线同步双向数据传输电路

说明书

一种复用锁相环的近场无线同步双向数据传输电路，包括：下行数据链路和上行数据链路。下行数据链路包括体外的下行数据调制电路，对数据进行相移键控调制；包括体内的迟滞比较器，用于将次线圈的波形转换为数字信号；包括体内的复用锁相环和辅助锁定电路，用于恢复下行数据和时钟；包括体内的启动电路以生成时序的启动信号。上行数据链路包括上行数据调制电路，利用复用锁相环和恢复出的时钟，对数据进行脉冲负载调制；包括体外的上行数据解调电路。所述的上行/下行数据链路共用片外电容/电感，用于体内/外双向传递波形。本发明通过时分复用锁相环，连接上行和下行链路，实现同步的近场双向数据传输，有利于提高芯片集成度，提高数据传输速率。

技术领域

本发明涉及模拟与混合信号集成电路领域，具体涉及一种复用锁相环的近场无线同步双向数据传输电路。

背景技术

近年来，可植入医疗设备和芯片产业飞速发展。绝大部分的可植入式医疗设备都需要与外界进行数据通信，而在传统的有线数据传输中导线与皮肤接触，可能造成伤口感染。为了保证患者安全，无线数据传输(Wireless Data Transfer，WDT)技术被广泛研究和应用。在应对帕金森、脑卒中等疾病时，需要在感知体内信号的同时，向体内输入功能性电刺激(Functional Electrical Stimulation,FES)，从而实时地对身体状况进行诊断和应对。这往往需要利用同步双向无线传输技术，利用上行链路将采集到的生物信号从体内可植入设备传输到体外终端，同时利用下行链路对体内器官产生电刺激。

传统的下行数据链路采用二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)调制技术,受限于锁相环锁定时间的限制，数据传输速率往往难以提高。传统的上行数据链路采用负载键控调制(Load Shift Keying,LSK)，通过调节体内负载阻抗，对上行数据进行调制并传输，在能量传输的应用场景中会消耗近一半的功率，导致能量恢复效率低。而改进的脉冲负载键控调制方式虽然提高了能量恢复效率，但由于缺乏时钟信号，难以控制调制的时刻和调制信号的脉冲宽度，导致数据传输速率低，且无法实现与下行链路同步传输。

发明内容

本发明克服上述现有技术的不足，利用时分复用的锁相环技术，结合辅助锁定电路，提出一种复用锁相环的近场无线同步双向数据传输电路，解决了近场双向数据传输无法同步的问题，有利于提高片上系统(System on Chip,SoC)集成度，提高上行和下行数据传输速率，降低链路的整体功耗。

本发明的技术解决方案如下：

一种复用锁相环的近场无线双向同步数据传输电路，包括上行数据链路和下行数据链路，所述的上行数据链路包括体内的上行数据调制电路、以及体外的上行数据解调电路，所述的下行数据链路包括体内的迟滞比较器、复用锁相环电路和启动电路、以及体外的下行数据调制电路，所述的上行数据链路和下行数据链路共用片外电容/电感，所述的片外电容/电感，包括由体外的主线圈和体内的次线圈构成的耦合线圈，体外的扼流线圈、电容C_p和电容C_s以及体内的电容C_c，用于传递调制后的上行/下行数据波形；其特点在于，

所述的上行数据调制电路，用于产生上行数据传输的启动信号，产生上行数据的调制时钟Up_CLK和上行同步信号Sys2，并对上行数据进行调制，使上行数据在上行同步信号Sys2为高电平时传输；

所述的迟滞比较器，用于接收次线圈上的波形，并将线圈上的电压信号转换为下行二进制数字已调信号，输入至复用锁相环电路；

所述的复用锁相环电路，用于接收下行二进制数字已调信号，并结合数字电路恢复出恒定周期、频率为fc的载波信号Carrier，所述的载波信号与所述的下行二进制数字已调信号相“同或”得到恢复的下行数据Dn_Rx，所述的载波信号同时作为时钟信号输入所述的上行数据调制电路以对上行数据进行调制；