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植入式生物遥测装置无线电能传输系统研究

陶发  
【摘要】:无线电能传输技术是近十年来所兴起的一种新型能量供给技术,可为植入式遥测装置提供更好的能量供给方法。随着该技术在生物医学领域的逐步应用,它将会进一步推动医疗领域无创、低危险治疗的发展,具有重要的科学意义和研究价值。 本课题主要研究了一种可用于植入式生物遥测装置的新型无线电能传输技术,其工作原理为:E 类功率放大器发射的耦合电磁波穿透人体后,通过谐振回路将电磁波转换为电能,再经过整流、滤波、稳压等辅助电路,最终得到 CCD所需要的工作电压。这种体外电能传输方式不仅避免了人体受感染的风险,同时解决了电池有限寿命的问题。 论文详细分析了体外能量传输的特点,分别从发射模块、传输模块和接收模块三个功能单元进行了分析设计。首先,对发射模块功率放大器设计进行了重点研究:在能量的传输过程中,该模块将体外的直流能源经由高效 E 类功率放大器转换为射频功率信号,并采用 E 类功率输出模式,使得功率放大器的转换效率达 85%以上;其次,对接收模块中稳压电路进行设计,研究了一种以一个单级差动放大器作为低压差稳压电路的误差放大器,并配合一个不随外部温度变化的能隙参考电压源,为遥测装置提供一个稳定的工作电压;最后,采用计算机软件对发射模块进行仿真,仿真结果表明,发射模块的输出波形是稳定可靠的,符合射频感应式电能传输的技术要求,同时,电路实验结果则证明了腔体传输电路的有效性,符合研究应用的电能传输要求。


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