一側(cè)，其中與右同軸連接的端口與所述介質(zhì)基板右邊緣距離dl = 1.35mm，與介質(zhì)基板的上邊緣距離d2 = 2.55mm。
[0027]所述介質(zhì)基板選用Rogers Ro3210，邊長(zhǎng)為L(zhǎng) = 9.4mm，厚度為h = 0.635mm，相對(duì)介電常數(shù)是10.2，損耗角正切是0.003。
[0028]所述正方形地板4保持完整，是所述正方形地板是用來(lái)減小在植入時(shí)電子元件對(duì)天線的性能產(chǎn)生的影響。而且地板未開(kāi)槽是因?yàn)槟芴岣叻瓷湫剩呴L(zhǎng)為L(zhǎng) = 9.4_。
[0029]所述介質(zhì)基板是一層薄的介于輻射單元與地板的正方形基板。厚度遠(yuǎn)小于工作頻點(diǎn)的四分之一波長(zhǎng)。
[0030]所述三層組織模型有立方體和圓柱體兩種，每層分別模擬體內(nèi)的皮膚、脂肪和肌肉。
[0031]本發(fā)明還包括生物相容性薄膜材料，其鍍?cè)谡麄€(gè)天線的外表面，所述該材料采用氧化鋁，相對(duì)介電常數(shù)是2.95，正切損耗角是0.013，厚度是70 μ m。在天線表面鍍一層生物相容性材料的目的是減小天線與人體組織間的電磁耦合，此外可以防止所述植入天線與人體組織間的接觸。
[0032]如圖2所示，當(dāng)所述分形天線在外表面鍍有一層生物相容性材料，并置于一種三層組織模型中時(shí)，在不同組織內(nèi)的介電常數(shù)和導(dǎo)電率隨頻率變化不同。從圖中可知，第一層為皮膚，第二層為脂肪，第三層為肌肉，厚度依次為4mm、4mm、50mm。在403MHz時(shí)，介電常數(shù)依次為 46.7、11.6、57.9，導(dǎo)電率依次是 0.69S/m、0.08S/m、0.82S/m，在 2.44GHz 時(shí)，介電常數(shù)依次為 38.0S/m、10.8S/m、52.7S/m，導(dǎo)電率依次是 1.46S/m、0.27S/m、l.73S/m。所述用于體內(nèi)通信差分饋電雙頻帶分形天線植入肌肉組織的深度dp = 5_。所述天線外面鍍一層厚度為70 μπκ材質(zhì)為氧化鋁的生物相容性材料，這樣做是因?yàn)椴粌H可以減小天線與人體組織之間的電磁耦合，而且外表面鍍膜可以防止所述植入天線與人體組織之間發(fā)生接觸。
[0033]如圖3所示，所述于天線在立方體和圓柱體兩種人體組織模型中，差分反射系數(shù)均小于-1OdB的頻率范圍分別為364-443MHz (79MHz)和2.33-2.55GHz (220MHz)。分別覆蓋了 MICS 頻帶(402-405MHz)和 ISM 頻帶(2.4-2.48GHz)。
[0034]如圖4所示，考慮到所述天線與緊貼于天線之下一些元器件植入人體，所以應(yīng)考慮不同材料的元器件對(duì)天線性能的影響。在所述地板下覆蓋一層導(dǎo)電材料，如介質(zhì)基板(Rogers Ro3210)、理想導(dǎo)電體和空氣等，對(duì)天線差分反射系數(shù)的影響。由圖4可知，當(dāng)不同材質(zhì)的材料覆蓋在地板下，盡管所述天線差分反射系數(shù)曲線發(fā)生偏移，但MICS和ISM兩個(gè)頻段依然被覆蓋。
[0035]如圖5所示，當(dāng)所述天線植入人體手臂模型中時(shí)，所述天線在403MHz和2.44GHz時(shí)的輻射方向圖。在頻率是403MHz下的最大增益是-32.8dBi，在頻率是2.44GHz下的最大增益是-34.3dBi0在403MHz比在2.44GHz的增益大，原因是隨著頻率的增加，人體對(duì)于電磁波的歐姆損耗也不斷增加。
[0036]該天線采用希爾伯特分形曲線使電流有效路徑延長(zhǎng)，雙頻帶天線可以降低植入式裝置工作時(shí)的功耗；此外，差分饋電結(jié)構(gòu)便于連接射頻集成電路輸入/輸出。地板保持完整，可以降低集成電子元件對(duì)天線的性能產(chǎn)生的影響，并且能提高天線的反射效率。
[0037]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可植入人體的小型化差分饋電雙頻分形天線，其特征在于，包括介質(zhì)基板、天線輻射單元、對(duì)稱同軸及地板，所述天線輻射單元位于介質(zhì)基板上表面，所述地板位于介質(zhì)基板下表面，所述天線輻射單元由希爾伯特曲線構(gòu)成，所述希爾伯特曲線由寬希爾伯特曲線及窄希爾伯特曲線構(gòu)成，所述對(duì)稱同軸包括左同軸及右同軸，所述左、右同軸位于窄希爾伯特曲線垂直中心線的兩側(cè)，且關(guān)于介質(zhì)基板垂直中心線對(duì)稱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述希爾伯特曲線具體包括兩條窄希爾伯特曲線及一條寬希爾伯特曲線，所述兩條窄希爾伯特曲線位于介質(zhì)基板的上方，所述寬希爾伯特曲線位于介質(zhì)基板的下方，所述寬窄希爾伯特曲線的連接點(diǎn)關(guān)于介質(zhì)基板垂直中心線對(duì)稱。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述希爾伯特曲線的階數(shù)是四階，所述寬希爾伯特曲線的寬度是0.4mm，窄希爾伯特曲線寬度是0.3mm，每條希爾伯特曲線的基本單元長(zhǎng)度是Imm04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，兩條窄希爾伯特曲線的連接點(diǎn)距離是5.8mmο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述地板為正方形，地板邊長(zhǎng)為9.4mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，還包括生物相容性薄膜材料，其鍍?cè)谡麄€(gè)天線的外表面。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可植入人體的小型化差分饋電雙頻分形天線，包括介質(zhì)基板、天線輻射單元、對(duì)稱同軸及地板，天線輻射單元位于介質(zhì)基板上表面，地板位于介質(zhì)基板下表面，天線輻射單元由希爾伯特曲線構(gòu)成，所述希爾伯特曲線由寬希爾伯特曲線及窄希爾伯特曲線構(gòu)成，所述對(duì)稱同軸具體包括左同軸及右同軸，所述左、右同軸位于窄希爾伯特曲線垂直中心線的兩側(cè)，關(guān)于介質(zhì)基板垂直中心線對(duì)稱。本發(fā)明能有效延長(zhǎng)電流路徑，使天線尺寸縮小。
【IPC分類】H01Q1/38, H01Q1/27, H01Q5/20, H01Q1/50
【公開(kāi)號(hào)】CN105140635
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510575050
【發(fā)明人】劉雄英, 李兵, 劉輝, 楊賢濤
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月10日