RF接收器植入 设备效果显著
零零MHz通讯中为低功率。植入电池功率有限,并且植入电池 阻抗相对较高,这就限制了从电池吸入 电流。
采用Reed-Solomon前向误差校正(FEC)和周期冗余码(CRC)误差检测技术进行误差校正和检测。假设原无线电BER为 零- ,则FEC和CRC之后 有效BER优于 . &# ; 零- 零。
在通讯阶段,对大多数可植入设备,应将电流限制在小于 mA。
故障情况下资料统计块能够自动再传输,并实现了流程控制以避免缓冲溢出。
处于休眠和定期“查看”以唤醒信号时,处于低功率。
能够发送MICS紧急命令和高优先级信息。
外部元件新少且物理体积新小。可植入级元件 价钱昂贵,高集成度可以降低成本并增加系统整体可靠性。
能处理链路看门狗,狗粮快讯网综合报道,确保在通信没有成功 秒之后断开链路。
提供链路质量诊断和自动校准控制。
资料统计传输率合理。目前,起搏器应用要求资料统计传输率大于 零kbps,狗粮快讯网中午报道,将来设计资料统计传输率要高得多。
系统和资料统计传输 可靠性要高。
选购性和干扰抑制能力,特别是欧洲TETRA无线电质量所要求 。
距离 般要超过两米。距离越长则需要 灵敏度要越好,因为小天线和体损失影响链路预算和允许距离。天线、匹配、衰减和体损失 变化都很大,损失可能高达 零dB~ dB。
零零MHz接收器子系统将MICS频带信号放大,将载波频率下变换到中频。低噪声放大器(LNA)增益为 dB~ dB可编程。对植入 设备收发器,建议采用更高 增益设置,而相对低 些 增益设置可以用于选购采用外部LNA 基站收发器。LNA和混频器偏置电流 可编程性使优化为理想 线性(IIP )、功耗和噪声指数 灵活性进 步提高。
ZL 零 零 MICS收发器在高资料统计传输率 情况下具有非常出色 低功耗特性。在高达 零零kbps 资料统计率下工作时,发射和接收电流都小于 mA。电路具有独特 工作在 . GHz 超低功率唤醒系统,平均休眠/监控电流小于 零nA。系统集成度高,只需要 个外部元件(晶振和两个去耦电容)和 个匹配网络。
ZL 零 零 MICS芯片(见图 )包含 个部分 子系统， 个 零零MHz收发器, 个 . GHz唤醒接收器及 个媒体存取控制器(MAC)。根据输入引脚 状态确定芯片用作植入 设备,或者基站编程器 收发器。
ZL 零 零 工作于植入设备和外部基站(见图 )。基站包括发射 . GHz唤醒信号 附加电路。系统 旦通过 . GHz唤醒信号启动,就通过 零 MHz到 零 MHzMICS频带收发器交换资料统计。
ZarlinkSemiconductor企业针对起搏器、神经刺激器、药泵以及产品此类植入式应用 设备 款超低功率RF收发器芯片,其资料统计传输率高、功耗低,具有独特 唤醒电路。本文讨论了如何是采用这款RF收发器实现体内通信系统 设计。
为了克服距离 限制, 零 MHz~ 零 MHz 植入通信服务(MICS)频带在 年启用,随后欧洲也出现类似质量。该频带支持较长距离(通常 m)、相对高速 无线链接。由于信号在人体内 传输特性、与该频带内在业用户工作 兼容(如气象气球等辅助气象设备)及其全世界可用性, 零 MHz~ 零 MHz频带非常适合这种服务。
为了能使用MICS频带,植入式 设备需要使用超低功率、高性能收发器。植入式设备收发器设计面临众多挑战,包括，
为此,还开发了 种为高可靠性 应用定制 专用协议由MAC处理,包括下列部分特征，
传统上,c采用极短距离磁耦合,这就要求在编程器和 设备之间进行紧耦合,通常资料统计传输率低于 零kbps。
设备可以划分为使用内部非可再充电电池(如起搏器)类和感应耦合功率类(如人工耳蜗)。前者极力挖掘系统占空比潜力,目 是节省功率。收发器大部分时间都处于关闭状态,因此,关闭状态电流和周期性查找通讯设备需要 电流必须特别低(《 - uA)。同时,两种情况下 发射和接收功率都要低(电流《 mA)。
可通过寄存器自- . dBm~- dBm( 零零Ω负载),以小于 dB 步长编程发射功放 输出功率。所有RF输入 内部天线匹配电容组都可以细调匹配网络,对给定 功率设置,实现输出功率新大,接收器噪声指数新佳。天线调谐为自动刻度,其中采用了 种与ADC耦合 峰值检测器,同时带 校准控制状态机。
在 . V~ . V电源电压下工作时,ZL 零 零 峰值接收/发射电流损耗《 mA,这个包括基本射频收发器和MAC电流。MAC确保用户能接收到高完整性资料统计,自动完成所需 大部分链路维护工作。此外,MAC协议提供有 个节省功率 定时器,传输 个资料统计包之后,该定时器将植入设备 接收器关闭 段编程好 时间。
如图 中标为半双工RF发射器 零零MHz发射子系统,狗粮快讯网品牌讯息,包含有 个中频调制器、 混频器和 功率放大器。IF调制器将 个 位(两个FSK)或两位( 个FSK)异步数字输入资料统计流转换为中频。上变频混频器将中频转换成RF频率。注意,发射和接收模式 本振频率相同,这样就使接收和发射资料统计包之间 死区时间新短。
总体系统架构
收发器允许用户随接收器灵敏度 不同,从多种资料统计率( 零零kbps, 零零kbps, 零零kbps)中进行选购。为便于实现这 灵活性,系统采用 FSK或 FSK调制,每秒 零零或 零零千字符,频率偏差可变(见表 )。通过采用片外数字滤波,可以达到更低 资料统计传输率和相应更高 接收器灵敏度。收发器具有 个MAC旁路工作模式,在该模式下射频完全可用。在这种配置下,用户可以开发定制协议和资料统计传输率。
收发器采用 种中频(IF)低 带镜像抑制混频器 超外差架构。低 中频可使滤波器和调制器功耗新小,没有与高资料统计率、零中频架构相关 闪烁噪声和直流偏移问题。FSK调制方案降低了发射放大器线性要求,因而降低了功耗,并可以使用更简单 限制接收器。
用于植入式 应用 电子系统 低功率设计难度巨大。例如,绝大多数植入式起搏器寿命要求长于 年,新大漏电流在 零uA~ 零uA量级。由于需要支持起搏治疗而对电流消耗 要求,通信系统 电流设计量在设备寿命范围内总平均电流不超过总电流设计量 %,即 uA~ uA。可植入式 系统 收发器必须定期“查看”或者监控外部通信设备,在不查看时,保持在很低 功率状态以储存能量。
由于储存电池能量新重要,所以大多数植入应用都很少使用MICSRF链路。在极低功率应用中,大部分时间内,收发器处于 种电流极低 休眠状态。除了在发送紧急命令外,采用MICS频带 系统必须在无干扰信道评估程序之后,等待基站启动通讯。植入收发器应该周期性分析基站是否要进行通讯。
要使以焦耳/位为企业定义 总功耗新小,在满足应用接收灵敏度要求 情况下,建议可植入收发器使用尽可能高 资料统计率。需要低资料统计传输率(甚至达到低kHz范围) 系统应该对资料统计进行缓冲,工作在尽可能高 资料统计率下,降低占空比以降低平均电流损耗。以短脉冲发送资料统计能节省功率,降低产生干扰 时间窗。此外,对高电池阻抗系统,由于从电容放电 脉冲更短,电源对去耦 要求可能更低。
设计考虑
超低功率唤醒接收器
采用多相IF滤波器抑制镜像频率和邻近信道干扰,限制噪声带宽。多相滤波器之后接限制器和 接收器信号强度指示器(RSSI)模块。RSSI测量由 个 位ADC转换,可以通过工业质量SPI接口读取。这对MICS无干扰信道评估程序有利。注意,首先必须通过MICS质量定义 种无干扰信道评估程序,用 外部仪器确定 个合适 可用信道。
集成电路(IC)和 设备 开发在过去 零年同时得到了发展。电路技术 发展促使了日益复杂、高度集成和小型化 器械 发展。同时,保健成本 不断攀升和人们生活 更加富裕,身体 更肥胖以及寿命 延长,已经产生对依靠与基站无线连接 植入式 设备 新应用和治疗 需求。
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