置于仿组织液中的植入式整流天线设计.PDFVIP

2008 海峽兩岸大學校長論壇暨科學技術研討會 台灣 南台科技大學 2008 年 5 月 26-27 日 置於仿組織液中的植入式整流天線設計 1 1 1 1 2 2 簡聰富 楊弘吉 王智偉 江峻榮 鄭建民 蔣富成 1 南台科技大學電機工程系 2 南台科技大學電子工程系 e-mail: hugiyang@mail.stut.edu.tw 摘要 不會像微帶線必須有額外的穿孔，易於製作[3] 。整流電 近年來可攜式電子與植入型設備的發展迅速，可充 路部份由天線的 Return loss 參數、阻抗匹配電路和 式儲能裝置像是二次電池、電容器等便成為這些電子設 Schottky diode 組成的倍壓電路所構成如圖 1 ，從左至右 備的主要電源供應系統，本研究以無線微波充電的方式 分別是天線的 Return loss 參數、匹配元件、倍壓電路， 來克服傳統充電方式的限制，使這些設備能在便利穩定 其中 Return loss 參數是由電磁模擬軟體產生的 SNP 的情況下工作，特別在於對人體植入之系統，不容易將 檔，我們將它加入到電路中做模擬，目的是為了得到準 裝置取出充電，且安全規範亦較嚴格之情況下，將低功 確的阻抗匹配數據。 率密度之電磁輻射能量下之輸出電壓加以提升，以滿足 植入式系統電池與電路之工作電位要求。本研究使用共 平面波導形式之整流天線(rectenna) ，可將微波產生器所 發射連續或間斷之微波，轉換成直流電，可針對攜帶式 Return loss Impedance Rectify SNP matching 與植入型設備之儲能元件提供無線微波充電，本研究主 要目的在於討論植入式天線與整流電路的阻抗匹配以 利於穩定之輸出功率電源供給。 圖 1 模擬方塊圖 關鍵詞 ：無線微波充電、共平面波導、整流天線、阻抗 匹配 整流電路中重要的ㄧ顆元件為 Schottky diode ，如 圖 2 為一 Schottky diode 之等效電路。 1. 前言 Cj 整流天線 (Rectenna)在能源科技上扮演重要的電路 元件，其主要的功能是將所接收到的射頻功率(RF Power)轉換成直流功率 (DC Power) ，將可解決感測電路 上能源供應的問題，特別在於生物晶片上電流的供應最 D Rs 具有潛力[1 2] ，早期所發展的整流天線，其主要是由平 衡式半波長偶極天線 (Half-wave dipole antenna) 、二極體 圖 2 Schottky diode 之等效電路 (Diode)和負載 (Load)所組成，其二極體主要是用來作為 整流元件，然而此整流天線作為植入式時需要符合美國 Schottky diode的等效電路有一電阻 Rs及ㄧ接面電容 C ，其電壓電流的特性如下公式(1) [4] 聯邦通訊委員會 (FCC)規定的植入式頻段醫療植