生物醫學用植入式無線能量傳輸及射頻積體電路的研究

《生物醫學用植入式無線能量傳輸及射頻積體電路的研究》是依託華南理工大學，由李斌擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：生物醫學用植入式無線能量傳輸及射頻積體電路的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李斌
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

隨著無線通信技術及其套用的迅猛發展，以及高性能、低成本的CMOS工藝在射頻積體電路上的不斷進步和突破，生物醫學用植入式射頻積體電路及系統已形成一個新興的研究熱點，並有望成為射頻積體電路領域的一個重要分支。本課題研究生物醫學用植入式射頻積體電路的基本功能、基本結構，探索生物醫學用植入式射頻積體電路的設計理論。研究不同頻率和功率的電磁波與各種動物組織間的相互作用，建立動物組織的電磁特性模型和植入式射頻積體電路的系統級與電路級拓撲模型，研究植入生物體的射頻積體電路的製造工藝和封裝方法，並設計植入式射頻積體電路的基本功能電路――電磁耦合能量接收電路、控制數據接收電路、射頻發射電路等。

結題摘要

本課題研究生物醫學用植入式無線能量傳輸及射頻積體電路的基本功能、基本結構，探索生物醫學用植入式無線能量傳輸及射頻積體電路的設計理論。項目選定無線能量饋送頻率為13.56MHz，生物電信號射頻頻率為433.92MHz，並嘗試採用3~5GHz的超寬頻（UWB）頻段進行大規模多通道生物電信號的高速調製與發射。項目研製了包括無線能量傳輸通路和無線數據傳輸通路的生物電信號無線採集與傳輸系統，並對其中關鍵電路進行了專用晶片的設計。同時項目完成了不同頻率、不同調製方式的射頻信號穿透生物體組織被吸收衰減程度的研究，通過具體實驗分析得出，射頻信號穿透生物體組織深度每增加2cm，射頻信號衰減20dB。 項目完成了對擬定植入體內的全部關鍵電路的低功耗專用晶片設計包括射頻、低頻模擬、模數混合與基帶等，可以構成兩套ISM頻段的植入式低功耗、低複雜度的通信系統（433.92MHz DPSK通信、433.92MHz AM通信）、一套3~5GHz的低功耗高速超寬頻（UWB）發射系統，以及一套無線能量恢復系統。433.92MHz DPSK通信系統包括DPSK調製/解調與發射/接收晶片、新型雙平衡混頻器、功率放大器、模/數轉換器等；433.92MHz AM通信系統包括新型AM調製/解調與發射/接收晶片、低功耗生物電信號低噪聲放大器等；3~5GHz UWB發射系統採用了具有自主創新性的觸髮式、間歇性UWB調製技術實現對信號的UWB調製的同時，可以分別對UWB RF信號的中心頻率、頻寬、輻射功率進行調節。無線能量恢復採用兩套方案，分別借鑑RFID近距離和遠距離能量傳輸技術，將接收到的13.56MHz和915MHz無線交流能量分別轉換為3.3V和1.8V直流能量輸出，輸出的電源功率分別達到50mW和4mW。 項目按計畫完成了全部任務。已發表20篇SCI或EI期刊文章和會議文章，申請專利15件，其中已授權版圖專利3件，實用新型專利4件。