基于面向约束 implants 的诱导链路的最优生物医学无线能量传输系统方法
信号处理
2025-03-20 v2
摘要
在植入式生物电子学的背景下，本工作为通过诱导链路最大化生物医学无线能量传输（BWPT）提供了新的见解。该方法解决了在约束于生物植入物体积限制的前提下，对能量传输效率（PTE）进行优化的特定挑战。关键贡献包括：基于 S 参数分析推导最优自感电感，导致平面螺旋线圈和 L 桥阻抗匹配网络的共设计。为验证所提出的设计方法论，制作并测试了两个线圈原型——一个对称（type-1）和一个非对称（type-2），在猪组织中测试 PTE。针对 20 MHz 设计频率，type-1 线圈实现约 4% 的 PTE（通道长度为 15 mm），输入和输出两侧的返回损耗（RL）均大于 20 dB，在小于 18×18 mm² 的面积约束下；相比之下，type-2 线圈实现约 2% 的 PTE，RL 大于 15 dB，接收线圈面积小于 5x5 mm²。为配合这些线圈，我们演示了一个 65 nm 测试芯片，集成了能量收集器，包括类似 30 级整流器和低压差稳压器（LDO），在组织介质中产生稳定的约 1V DC 输出，与理论预测和仿真结果相符。此外，我们提供了一套针对 various BWPT 应用的高效诱导链路的稳健且全面的指导方针，并在 GitHub 上共享了可供更广泛社区使用的资源。
引用
@article{arxiv.2501.08766,
title = {A Systematic Method for Optimum Biomedical Wireless Power Transfer using Inductive Links in Area-Constrained Implants},
author = {Asif Iftekhar Omi and Anyu Jiang and Baibhab Chatterjee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.08766},
year = {2025}
}