全数字近场通信发射机及植入式医疗仪器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能医疗仪器，尤其涉及一种全数字近场通信发射机及植入式医疗仪器。
【背景技术】
[0002]智能植入式医疗仪器一般具有生物传感和生物激励两类功能。生物传感是用于检测生物体征信息，例如采集脑电神经信号；生物激励是用于调节生物体征，例如抵消心脏肌肉无规律的颤抖。为了实现上述两类功能，植入式医疗仪器通常包括体外设备和植入人体的体内设备构成。其中，体外设备提供能量并调整治疗状态，包括供能、近场通信和控制单元等部分；体内设备用于实现传感和激励，包括获能、近场通信、传感器、激励器和控制单元等部分。
[0003]通信距离小于十倍的载波波长时称为近场通信，不同于远场通信，电磁场不再以辐射而以耦合的形式实现通信。对于植入式医疗仪器的近场通信中，体内设备所采集的体征数据(待发送数据)是实时监测体征数据并依此调整治疗状态的重要依据，因此，如何实时高效地将待发送数据发送到体外是当前需要解决的技术问题。
[0004]现有技术中，对于植入式医疗仪器大多采用负载调制方式，通过改变人体内设备中获取线圈所连接负载的大小，改变体外设备中供能线圈的感生阻抗变化，从而实现线圈中供能载波的幅度变化，实现上行通信。该方法的实现电路相对简单且容易集成在植入式系统中。负载调制的上行通信方法需要体内外的线圈具有较大且比较稳定的耦合系统，并且需要体外供能线圈能感生出较大的负载阻抗变化，以产生足够的幅度调制变化(大于2% )克服噪声和干扰，从而实现体外设备与体内设备可靠通信。然而，植入体内的体内线圈的尺寸不能太大，使得与供能线圈的耦合系统不大，并且人体活动时会使体内线圈的耦合系数不稳定，导致负载阻抗变化会影响体内设备供能的稳定性，同时降低了无线供能的效率。还有技术文献通过设置多对感应线圈分别实现供能和上下行通信，该方案可以改善通信电路对供能效率的影响并获得较宽通信频带范围，但是需要在人体内安置体内线圈与通信专用线圈，提高了体内设备的复杂性与植入手术的难度。
【发明内容】
[0005]本发明的其中一个目的在于提供一种全数字近场通信发射机及植入式医疗仪器，以解决现有技术中一般发射机采用模拟电路功耗比较大以及不适用于近场通信的技术问题。
[0006]为此目的，本发明提出了一种全数字近场通信发射机，包括:数字调制器和功率放大器，其中，
[0007]所述数字调制器用于将待发送数据调制到上行载波以得到数字射频信号并生成使能信号；
[0008]所述功率放大器用于在使能控制信号为低电平时对所述数字射频信号进行功率放大产生差动射频信号。
[0009]可选地，所述功率放大器包括:驱动信号产生子单元和功率增益子单元，所述驱动信号产生子单元的信号输入端与所述数字调制器的信号输出端相连接，所述驱动信号产生子单元的信号输出端与所述功率增益子单元的信号输入端相连接，所述功率增益子单元的信号输出端与体内线圈的信号输入端相连接；
[0010]所述驱动信号产生子单元用于根据使能信号与数字射频信号产生驱动信号；
[0011]所述功率增益子单元用于根据所述驱动信号产生差动射频信号。
[0012]可选地，所述驱动信号产生子单元包括:或门、与门和第一非门?第三非门，其中，
[0013]所述第一非门的信号输入端连接使能信号，信号输出端连接所述与门的第一信号输入端；
[0014]所述与门的第二信号输入端连接射频信号，信号输出端连接第三非门；
[0015]所述或门的第一输入端连接使能信号，第二输入端连接所述与门的信号输出端，信号输出端连接第二非门的信号输入端。
[0016]可选地，所述功率增益子单元包括:第一电阻?第二电阻、第一电容?第二电容、第一 PM0S晶体管?第二 PM0S晶体管和第一 NM0S晶体管?第二 NM0S晶体管，其中，
[0017]所述第一 PM0S晶体管的栅极连接或门的信号输出端，源极连接电源，漏极连接所述第一 NM0S晶体管的漏极；
[0018]所述第一 NM0S晶体管的栅极连接与门的信号输出端，源极连接公共端电压；
[0019]所述第二 PM0S晶体管的栅极连接第三非门的信号输出端，源极连接电源，漏极连接所述第二 NM0S晶体管的漏极；
[0020]所述第二 NM0S晶体管的栅极连接第二非门的信号输出端，源极连接公共端电压；
[0021]所述第一 PM0S晶体管的漏极与所述第一 NM0S晶体管的漏极的连接点连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第一端；
[0022]所述第二 PM0S晶体管的漏极与所述第二 NM0S晶体管的漏极的连接点连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第二电容的第一端；
[0023]所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端之间形成差动射频信号。
[0024]第二方面，本发明实施例还提供了一种植入式医疗仪器，利用上述的全数字近场通信发射机制成。
[0025]本发明实施例提供的全数字近场通信发射机结构简单，当使能信号为低电平时工作在开关状态，不需要直流偏置电流；当使能信号为高电平时发射机不工作，功率放大器的静态功耗为零，可以降低医疗设备的功率。
【附图说明】
[0026]通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中:
[0027]图1是本发明实施例提供的一种植入式医疗仪器框图；
[0028]图2是图1中示出的功率放大器电路示意图；
[0029]图3是图1中示出的数字调制器处理过程示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0031]实施例一
[0032]如图1?3所示，本发明实施例提供了一种全数字近场通信发射机，包括:数字调制器11和功率放大器12，其中，
[0033]数字调制器11用于将待发送数据调制到上行载波以得到数字射频信号并生成使能信号；
[0034]功率放大器12用于在使能控制信号为低电平时对数字射频信号进行功率放大以产生差动射频信号。
[0035]对于植入式医疗仪器，设计时首要考虑的因素是低侵入性、低功耗和高可靠。现在技术中的发射机电路一般用于远场通信，使用的载波频率较高，需要包含混频器和成型滤波器等模拟电路模块，电路复杂、功耗较大且不能适用于近场通信。而适用用于近场通信的RFID (Rad1 Frequency Identif icat1n，无线射频识别)技术采用负载调制方法实现上行通信，虽然发射机电路简单，但是无法保证无线供能和上行通信的稳定性，不能满足智能植入医疗仪器对可靠性的需求。而本发明实施例提供的全数字近场通信发射机结构简单，当使能信号为低电平时工作在开关状态，不需要直流偏置电流；当使能信号为高电平时发射机不工作，功率放大器的静态功耗为零，可以降低医疗设备的功率，并且无线供能与上行通信稳定可靠。
[0036]全数字近场通信发射机10与体内线圈20构成植入式医疗仪器。其中，数字调制器10与体内线圈20的接口为WR(写使能)、Payload (载荷)和Busy (忙指示)。当体内线圈20希望发送上行数据时，首先检查Busy信号是否为高，若此时Busy信号为高电平则代表全数字近场通信发射机10处于繁忙状态，即正在发送上一帧待发送数据；若此时Busy信号为低电平则代表将发送10位宽的载荷数据输出至Payload，并将WR信号设置为高电平，时间保持一个时钟。如图3所示，数据调整器20检测到WR信号为高电平时，设置Busy信号为高电平，同时读入Payload载荷数据。首先在待发送数据的起始位置插入同步头“1110101110010”，结束位置插入偶校验位，从而将待发送数据组成待发送物理帧。数字调制器将该待发送物理帧从头到尾以码率为1953.125bps串行输出数字BPSK(Binary PhaseShift Keying，二元相位键控)调制单元。该BPSK调制单元将该待发送物理帧以BPSK方式调制到频率为62.5KHz的通信载波上形成数字射频信号RF，同时将功率放大器的使能信号/EN设置为低电平，等到该待发送物理帧发送完毕时，再将使能信号/EN设置为高电平以关闭功率放大器，同时将Busy信号设置为低电平以告知体内线圈20此时数字发射机10此时已空闲。
[0037]可选地，如图2所示，本发明实施例提供的全数字近场通信发射机10，功率放大器12包括:驱动信号产生子单元121和功率增益子单元122。驱动信号产生子单元121的信号输入端与数字调制器11的信号输出端相连接，驱动信号产生子单元121的信号输出端与功率增益子单元122的信号输入端相连接，功率增益子单元122的信号输出端与体内线圈20的信号输入端相连接；
[0038]驱动信号产生子单元121用于根据使能信号/EN与数字射频信号产生驱动信号；
[0039]功率增益子单元122用于根据驱动信号产生差动射频信号产生差动射频信号。
[0040]可选地，如图2所示，本发明实施例提供的全数字近场通信发射机包括驱动信号产生子单元121。该驱动信号产生子单元121包括:第一非门1211、与门1212、或门12131213、第二非门1214121