CN111211804A - 一种基于ook调制具有余振消减功能的无线传输电路及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路及系统，其中基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路包括E类放大器、包络侦测电路和余振消减电路，其中，E类放大器用于无线传输中信号放大和功率输出；包络侦测电路用于侦测E类放大器被调制的输入信号包络；余振消减电路与E类放大器相连，用于降低当E类放大器输入变为低电平时的输出余振。本发明用于降低E类放大器输出时的余振，使接收电路接收到的无线信号更加接近于理想情况，提高信号传输的可靠性，降低传输过程中的误码率，整个电路有易于集成，可灵活调节等优点。

Description

一种基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路及系统
技术领域
本发明属于植入式医疗器械领域，特别涉及一种基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路及系统。
背景技术
对利用电感耦合技术进行无线信号传输的植入式医疗器械，二进制振幅(OOK)调制具有高数据传输的可靠性和高数据传输率等特点，因此在该类医疗器械中得到了广泛使用。
在实际应用过程中，传输系统中电感所带来的余振对信号传输造成严重影响。这些余振主要是由于系统品质因数高，电感能量需要一定时间释放所造成的的，特别是对于OOK调制，低电平调制信号使输入信号变为‘0’，信号放大器中的阻流电感、发射线圈和信号接收线圈产生余振振荡，有时这种振荡不会慢慢减弱消除，反而在之后的某个时刻在信号接收端出现很高的跃起，影响后端电路对该信号进行解码，降低了信号传输的可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路及系统，使用该电路可以在不需要额外提供调制信号的条件下，利用E类放大器输入信号，还原调制信号，在OOK调制信号为低电平时，调节无线传输电路的品质因数，提高无线传输的可靠性，降低误码率，整个电路有易于集成，可灵活调节等优点。
为达到上述目的，本发明提供了一种基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路，其特征在于，至少包括：E类放大器、包络侦测电路和余振消减电路，其中，
所述E类放大器包括开关三极管、阻流电感、发射线圈、谐振电容和对地电容，其中，
所述开关三极管与阻流电感相连，输入信号通过开关方式打开关闭三极管，将电流通过阻流电感引入E类放大器，从而产生振荡输出；
所述阻流电感与谐振电容、对地电容相连，用于为E类放大器振荡时供能；
所述发射线圈与谐振电容组成串联谐振回路，谐振频率与输入信号频率相同，用于通过无线传输的方式向植入体传送信号；
所述对地电容用于调节E类放大器振荡相位，使开关三极管在闭合时，对地电容的电压差接近于零；
所述包络侦测电路包括施密特触发器、数字信号解调电路和数字驱动电路，其中，
所述施密特触发器与开关三极管输入相连，与E类放大器共用相同输入，用于将输入的被调制模拟信号转化为被调制数字信号；
所述数字信号解调电路与施密特触发器相连，将被调制的数字信号进行解调，输出调制模拟信号；
所述数字驱动电路与数字信号解调电路相连，将数字信号解调电路输出的调制模拟信号转化为调制数字信号，并驱动后级电路；
所述余振消减电路包括余振消减开关和Q值调节电阻，其中，
所述余振消减开关与数字驱动电路相连，使数字驱动电路输出控制余振消减开关的打开和闭合；
所述Q值调节电阻两端分别与余振消减开关和对地电容相连，当余振消减开关闭合时，E类放大器电路振荡品质因数降低，从而达到余振消减的目的。
优选地，所述包络侦测电路侦测到输入信号的调制信号为低电压时，余振消减开关闭合，反之，余振消减开关打开。
优选地，所述Q值调节电阻阻值根据余振消减的需求调整，阻值范围为0～10KΩ。
优选地，所述包络侦测电路与E类放大器共用输入信号，自动侦测输入信号的调制信号并反向输出。
优选地，所述包络侦测电路输入信号幅值范围为0.5～5V。
基于上述目的，本发明还提供了基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输系统，其特征在于，还包括无线信号接收电路和信号输入模块，其中，
所述无线信号接收电路包括信号接收线圈、信号接收谐振电容、信号检波二极管和信号接收电路电阻，其中，
所述信号接收线圈与发射线圈对心放置，通过电感耦合的方式接收发射线圈所发出的无线信号；
所述信号接收谐振电容与信号接收线圈形成并联谐振电路，谐振频率为信号输入模块输出信号频率；
所述信号检波二极管与信号接收谐振电容相连，将高频交流信号转化为高频直流信号；
所述信号接收电路电阻与信号检波二极管相连，为无线信号接收电路提供负载以及控制接收电路的品质因数，其输出信号用于植入体进行信号解码；
所述信号输入模块与E类放大器和包络侦测电路相连，为系统提供输入。
优选地，所述信号输入模块输出信号采用二进制振幅调制，载波频率范围为1M～100MHz，调制信号频率范围为1K～10MHz。
优选地，所述信号接收电路电阻值为100～10KΩ。
本发明的有益效果在于：该电路功耗低，易于集成，对发射电路影响小，不需要额外提供调制信号，可通过调节Q值调节电阻灵活调节E类放大器的品质因数。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明实施例的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路中一具体应用实例的整体框图；
图2为本发明实施例的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输系统中一具体应用实例的具体框图；
图3为本发明实施例的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输系统中一具体应用实例的电路原理图；
图4为本发明实施例的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输系统中一具体应用实例的不同Q值调节电阻的电阻值对应信号波形比较图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
参见图1-3，所示为本发明实施例的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路10的整体框图、系统100具体框图和电路原理图，其中，
一种基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路10，至少包括：E类放大器110、包络侦测电路120和余振消减电路130，其中，
所述E类放大器110包括开关三极管111、阻流电感112、发射线圈113、谐振电容114和对地电容115，其中，
所述开关三极管111与阻流电感112相连，输入信号通过开关方式打开关闭三极管，将电流通过阻流电感引入E类放大器110，从而产生振荡输出；
所述阻流电感112与谐振电容114、对地电容115相连，用于为E类放大器110振荡时供能；
所述发射线圈113与谐振电容114组成串联谐振回路，谐振频率与输入信号频率相同，用于通过无线传输的方式向植入体传送信号；
所述对地电容115用于调节E类放大器110振荡相位，使开关三极管111在闭合时，对地电容115的电压差接近于零；
所述包络侦测电路120包括施密特触发器121、数字信号解调电路122和数字驱动电路123，其中，
所述施密特触发器121与开关三极管111输入相连，与E类放大器110共用相同输入，用于将输入的被调制模拟信号转化为被调制数字信号；
所述数字信号解调电路122与施密特触发器121相连，将被调制的数字信号进行解调，输出调制模拟信号；
所述数字驱动电路123与数字信号解调电路122相连，将数字信号解调电路122输出的调制模拟信号转化为调制数字信号，并驱动后级电路；
所述余振消减电路130包括余振消减开关131和Q值调节电阻132，其中，所述余振消减开关131与数字驱动电路123相连，使数字驱动电路123输出控制余振消减开关131的打开和闭合；
所述Q值调节电阻132两端分别与余振消减开关131和对地电容115相连，当余振消减开关131闭合时，E类放大器110电路振荡品质因数降低，从而达到余振消减的目的。
进一步地，所述包络侦测电路120侦测到输入信号的调制信号为低电压时，余振消减开关131闭合，反之，余振消减开关打开。
进一步地，所述Q值调节电阻132阻值根据余振消减的需求调整，阻值范围为0～10KΩ。
进一步地，所述包络侦测电路120与E类放大器110共用输入信号，自动侦测输入信号的调制信号并反向输出。
进一步地，所述包络侦测电路120输入信号幅值范围为0.5～5V。
基于上述目的，本发明还提供了基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输系统100，其特征在于，还包括无线信号接收电路20和信号输入模块30，其中，
所述无线信号接收电路20包括信号接收线圈210、信号接收谐振电容220、信号检波二极管230和信号接收电路电阻240，其中，
所述信号接收线圈210与发射线圈113对心放置，通过电感耦合的方式接收发射线圈113所发出的无线信号；
所述信号接收谐振电容220与信号接收线圈210形成并联谐振电路，谐振频率为信号输入模块30输出信号频率；
所述信号检波二极管230与信号接收谐振电容220相连，将高频交流信号转化为高频直流信号；
所述信号接收电路电阻240与信号检波二极管230相连，为无线信号接收电路20提供负载以及控制接收电路的品质因数，其输出信号用于植入体进行信号解码；
所述信号输入模块30与E类放大器110和包络侦测电路120相连，为系统提供输入。
进一步地，所述信号输入模块30输出信号采用二进制振幅调制，载波频率范围为1M～100MHz，调制信号频率范围为1K～10MHz。
进一步地，所述信号接收电路电阻240值为100～10KΩ。
图4为本发明实施例的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输系统中一具体应用实例的不同Q值调节电阻的电阻值对应信号波形比较图。曲线1是无线信号接收电路20的输出信号VOUT(标度3V/格)，曲线2是信号输入模块30的输出信号VIN(标度2V/格)，曲线3是包络侦测电路120的输出信号ENV(标度2V/格)。图4(a)、(b)、(c)分别是Q值调节电阻值为开路(R＝∞)、R＝1KΩ和R＝100Ω的情况。从波形图的对比可以看到，当Q值调节电阻值为开路，即本发明电路失效时，最终植入体接收到的信号VOUT有较高余振情况，随着Q值调节电阻值变小，余振幅度在慢慢变小，当Q值调节电阻值为100Ω时，余振基本消失，从而证明本发明可以成功降低无线传输电路中的余振。
本发明电路完全位于体外，使用该电路并不影响人工耳蜗系统正常使用，也不需要为该电路单独提供输入和输出，通过调节Q值调节电阻值的方式，可以平衡传输可靠性和传输效率之间的关系，在确保可靠性的基础上尽可能提升电路效率，整个电路有有易于集成，全自动控制，可灵活调节等优点。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路，其特征在于，至少包括：E类放大器、包络侦测电路和余振消减电路，其中，
所述E类放大器包括开关三极管、阻流电感、发射线圈、谐振电容和对地电容，其中，
所述开关三极管与阻流电感相连，输入信号通过开关方式打开关闭三极管，将电流通过阻流电感引入E类放大器，从而产生振荡输出；
所述阻流电感与谐振电容、对地电容相连，为E类放大器振荡时供能；
所述发射线圈与谐振电容组成串联谐振回路，谐振频率与输入信号频率相同，通过无线传输的方式向植入体传送信号；
所述对地电容调节E类放大器振荡相位，使开关三极管在闭合时，对地电容的电压差为零；
所述包络侦测电路包括施密特触发器、数字信号解调电路和数字驱动电路，其中，
所述施密特触发器与开关三极管输入相连，与E类放大器共用相同输入，用于将输入的被调制模拟信号转化为被调制数字信号；
所述数字信号解调电路与施密特触发器相连，将被调制的数字信号进行解调，输出调制模拟信号；
所述数字驱动电路与数字信号解调电路相连，将数字信号解调电路输出的调制模拟信号转化为调制数字信号，并驱动后级电路；
所述余振消减电路包括余振消减开关和Q值调节电阻，其中，
所述余振消减开关与数字驱动电路相连，使数字驱动电路输出控制余振消减开关的打开和闭合；
所述Q值调节电阻两端分别与余振消减开关和对地电容相连，当余振消减开关闭合时，E类放大器电路振荡品质因数降低。
2.如权利要求1所述的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路，其特征在于，所述包络侦测电路侦测到输入信号的调制信号为低电压时，余振消减开关闭合，反之，余振消减开关打开。
3.如权利要求1所述的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路，其特征在于，所述Q值调节电阻的阻值根据余振消减的需求调整，阻值范围为0～10KΩ。
4.如权利要求1所述的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路，其特征在于，所述包络侦测电路与E类放大器共用输入信号，自动侦测输入信号的调制信号并反向输出。
5.如权利要求1所述的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路，其特征在于，所述包络侦测电路输入信号幅值范围为0.5～5V。
6.一种采用权利要求1所述的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输电路的系统，其特征在于，还包括无线信号接收电路和信号输入模块，其中，
所述无线信号接收电路包括信号接收线圈、信号接收谐振电容、信号检波二极管和信号接收电路电阻，其中，
所述信号接收线圈与发射线圈对心放置，通过电感耦合的方式接收发射线圈所发出的无线信号；
所述信号接收谐振电容与信号接收线圈形成并联谐振电路，谐振频率为信号输入模块输出信号频率；
所述信号检波二极管与信号接收谐振电容相连，将高频交流信号转化为高频直流信号；
所述信号接收电路电阻与信号检波二极管相连，为无线信号接收电路提供负载以及控制接收电路的品质因数，其输出信号用于植入体进行信号解码；
所述信号输入模块与E类放大器和包络侦测电路相连，为系统提供信号输入。
7.如权利要求6所述的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输系统，其特征在于，所述信号输入模块输出信号采用二进制振幅调制，载波频率范围为1M～100MHz，调制信号频率范围为1K～10MHz。
8.如权利要求6所述的基于OOK调制具有余振消减功能的无线传输系统，其特征在于，所述信号接收电路电阻的阻值为100～10KΩ。
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