生物传感超声植入体中体积效率优化与反向散射通信建模
应用物理
2020-07-17 v1
摘要
随着深部组织亚毫米级生物传感植入体的出现，其中压电陶瓷（piezo）谐振器被用作声学天线，超声反向散射通信近年来广受欢迎。此类植入体的小型化是关键设计目标，以减少组织位移并实现微创植入技术。在此，我们提供了一套系统性的植入体压电几何与工作时间频率设计方法，以最小化植入体总体积。此外，超声反向散射通信链路的一个关键设计方面是压电声学反射系数 相对于植入体上链路调制器可变并联阻抗 的响应。由于压电控制方程及压电多域电-声学性质的复杂性， 常通过数值表征，且植入体上链路调制器凭经验设计，导致在数据率与线性度方面性能次优。在此，我们提出一种对 SPICE 友好的端到端等效电路信道模型，作为压电-IC 协同仿真工具，其纳入了典型超声反向散射信道中固有的路径损耗。该电路模型随后用于在通用 CAD 工具中仿真信道瞬态响应。为深入理解信道响应，我们给出了在各种边界条件下经实验验证的 闭式表达式。这些表达式将 耦合至常用的压电戴维南等效电路模型，便于超声反向散射上链路调制器的系统化设计与综合。
引用
@article{arxiv.2007.08085,
title = {Optimizing Volumetric Efficiency and Modeling Backscatter Communication in Biosensing Ultrasonic Implants},
author = {Mohammad Meraj Ghanbari and Rikky Muller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.08085},
year = {2020}
}