DE102019107600B4 - Antenna arrangement - Google Patents

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    • A61N1/37217Means for communicating with stimulators characterised by the communication link, e.g. acoustic or tactile
    • A61N1/37223Circuits for electromagnetic coupling
    • A61N1/37229Shape or location of the implanted or external antenna

Abstract

Der Erfindung, welche eine Antennenanordnung (1) betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung (1) anzugeben, welche geringen Bauraumvorgaben genügt, mit welcher eine Verbesserung der Übertragungseigenschaften insbesondere im Nahfeld erreicht wird und welche einfach und mit reduzierten Kosten herstellbar ist. Diese Aufgabe wird anordnungsseitig dadurch gelöst, dass die Antennenanordnung (1) eine planare Antennenanordnung (1) ist, dass in der Antennenanordnung (1) in einer Abfolge eine erste leitfähige Schicht (2), ein erstes Substrat (5), eine zweite leitfähige Schicht (3), ein zweites Substrat (6) und eine dritte leitfähige Schicht (4) angeordnet sind, dass sich die leitfähigen Schichten (2, 3, 4) nur teilweise über die Flächen der Substrate (5, 6) erstecken, dass eine Durchkontaktierung (7) zwischen der zweiten leitfähigen Schicht (3) und der dritten leitfähigen Schicht (4) angeordnet ist und dass an der ersten leitfähigen Schicht (2) ein Anschluss (8) angeordnet ist.The invention, which relates to an antenna arrangement (1), is based on the object of specifying an antenna arrangement (1) which meets small installation space requirements, with which an improvement in the transmission properties is achieved, especially in the near field, and which can be produced easily and at reduced costs. This object is achieved in terms of the arrangement in that the antenna arrangement (1) is a planar antenna arrangement (1) that in the antenna arrangement (1) a first conductive layer (2), a first substrate (5) and a second conductive layer in a sequence (3), a second substrate (6) and a third conductive layer (4) are arranged so that the conductive layers (2, 3, 4) only partially extend over the surfaces of the substrates (5, 6) that a via (7) is arranged between the second conductive layer (3) and the third conductive layer (4) and that a connection (8) is arranged on the first conductive layer (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung, welche in einer Herzschrittmacherkapsel oder einer in einem Körper eines Lebewesens implantierten Kapsel angeordnet ist, wobei die Antennenanordnung für eine drahtlose Übertragung von Daten angeordnet ist.The invention relates to an antenna arrangement which is arranged in a pacemaker capsule or in a capsule implanted in a body of a living being, the antenna arrangement being arranged for wireless transmission of data.

Aus dem Stand der Technik sind Herzschrittmacher bzw. Herzschrittmacherkapseln als Geräte bekannt, welche bei Fehlfunktionen des Herzens wie beispielsweise einer zu niedrigen Frequenz der Herzschläge oder Herzrhythmusstörungen oder einer Herzdysfunktion zum Einsatz kommen. Herzschrittmacher sind elektronische Impulsgeneratoren, welche meist regelmäßige elektrische Impulse zur Stimulation bzw. Anregung eines Herzmuskels erzeugen, wobei es bei der Erzeugung eines Impulses unter Nutzung entsprechend angeordneter Elektroden zur gezielten Kontraktion eines zu stimulierenden Herzmuskels im Bereich der Elektrode kommt. Somit können Herzschrittmacher beispielsweis bei der Behandlung von Patienten zum Einsatz kommen, bei welchen der Rhythmus der Herzschläge korrigiert werden soll.Cardiac pacemakers or cardiac pacemaker capsules are known from the prior art as devices which are used in the event of malfunctions of the heart such as, for example, a heartbeat frequency that is too low or cardiac arrhythmias or cardiac dysfunction. Cardiac pacemakers are electronic pulse generators, which usually generate regular electrical pulses to stimulate or excite a heart muscle, whereby when a pulse is generated using appropriately arranged electrodes, a targeted contraction of a heart muscle to be stimulated occurs in the area of the electrode. Thus, for example, cardiac pacemakers can be used in the treatment of patients in whom the rhythm of the heartbeats is to be corrected.

Herzschrittmacher, welche ohne Anschlüsse oder Kabel zur Übertragung von Daten arbeiten, sind ein sehr spezifisches Anwendungsgebiet der innovativen Medizinprodukte-Forschung, welches in den letzten Jahren immer mehr Bedeutung erfährt.Cardiac pacemakers, which work without connections or cables to transmit data, are a very specific application area of innovative medical product research, which has become more and more important in recent years.

Derartige Herzschrittmacher mit drahtloser Übertragung von Daten werden beispielsweise tief in das menschliche Gewebe hinein im Bereich des Herzens implantiert und sollen einen drahtlosen Austausch von Daten mit einem zugehörigen externen Gerät ermöglichen. Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass mit derartigen Herzschrittmachern auch eine drahtlose Übertragung von Daten mit anderen im Körper oder Körpergewebe eines Patienten angeordneten implantierten Anordnungen wie Kapseln direkt in der Herzkammer möglich ist.Such cardiac pacemakers with wireless transmission of data are, for example, implanted deep into the human tissue in the area of the heart and are intended to enable a wireless exchange of data with an associated external device. In addition, it is desirable that such cardiac pacemakers also enable wireless transmission of data with other implanted arrangements such as capsules arranged in the body or body tissue of a patient directly in the heart chamber.

Hierbei werden unter diesen implantierten Anordnungen wie Kapsel sowohl nahe der Hautoberfläche implantierte Anordnungen wie auch tiefer im Körper oder Körpergewebe implantierte Anordnungen verstanden.In this context, these implanted arrangements such as capsules are understood to mean both arrangements implanted near the skin surface and arrangements implanted deeper in the body or body tissue.

Um eine drahtlose Übertragung von Daten zu einem Herzschrittmacher hin und von einem Herzschrittmacher weg zu ermöglichen, weisen derartige Herzschrittmacher eine Antennenanordnung mit einer Antenne auf, welche speziellen Anforderungen genügen muss.In order to enable wireless transmission of data to and from a cardiac pacemaker, such cardiac pacemakers have an antenna arrangement with an antenna, which must meet special requirements.

Um eine erfolgreiche und stabile Übertragung von Daten bzw. eine Kommunikation zwischen einem Herzschrittmacher und einer anderen implantierten Kapsel oder einem externen Gerät zu erreichen und um die Lebensdauer der Batterie im Herzschrittmacher zu verlängern, ist eine hocheffiziente implantierte Antenne notwendig.In order to achieve successful and stable transmission of data or communication between a pacemaker and another implanted capsule or an external device and to extend the life of the battery in the pacemaker, a highly efficient implanted antenna is necessary.

Zu den Herausforderungen bei der Entwicklung derartiger Antennen gehören die Miniaturisierung, die Reduzierung des Profils und die Reduzierung der Verluste, welche bei der drahtlosen Kommunikation insbesondere durch das menschliche Körpergewebe entstehen.The challenges in the development of such antennas include miniaturization, the reduction of the profile and the reduction of the losses that arise in wireless communication, particularly through human body tissue.

Aufgrund des eingeschränkten Bauraums eines Herzschrittmachers bzw. des eingeschränkten Volumens einer zu implantierenden Kapsel muss die Abmessung bzw. der Durchmesser derartiger Antennen weniger als 6 mm betragen. Außerdem soll das Profil der Antenne eine geringe Höhe aufweisen, damit mehr Platz für die zum Betrieb des Herzschrittmachers benötigte Batterie sowie andere funktionell notwendige Element eines Herzschrittmachers verbleibt.Due to the restricted installation space of a cardiac pacemaker or the restricted volume of a capsule to be implanted, the dimensions or the diameter of such antennas must be less than 6 mm. In addition, the profile of the antenna should have a small height so that more space remains for the battery required to operate the pacemaker and other functionally necessary elements of a pacemaker.

Ein weiteres Problem ist die Verbesserung der Strahlungseffizienz derartiger Antennen, da ein großer Teil der von der Antenne abgestrahlten Leistung von dem die Herzschrittmacherkapsel umgebenden menschlichen Körpergewebe absorbiert wird.Another problem is the improvement of the radiation efficiency of such antennas, since a large part of the power radiated by the antenna is absorbed by the human body tissue surrounding the pacemaker capsule.

Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Magnetantennen bekannt, bei welchen die magnetische Komponente des elektromagnetischen Felds zur Erzeugung der elektromagnetischen Wellen genutzt wird. Derartige Magnetantennen eignen sich beispielsweise als Empfangsantennen innerhalb von Räumen, weil die zur Übertragung von Informationen genutzten magnetischen Felder bedeutend weniger gestört werden als die elektrischen Felder.So-called magnetic antennas are known from the prior art, in which the magnetic component of the electromagnetic field is used to generate the electromagnetic waves. Such magnetic antennas are suitable, for example, as receiving antennas within rooms, because the magnetic fields used to transmit information are significantly less disturbed than the electric fields.

Je kleiner der Umfang der Magnetantenne in Bezug auf die Wellenlänge λ der zur Übertragung von Informationen genutzten Sende- bzw. Empfangsfrequenz ist, desto größer wird die Wirkung der magnetischen Komponente der Magnetantenne gegenüber ihrer elektrischen Komponente.The smaller the circumference of the magnetic antenna in relation to the wavelength λ of the transmission or reception frequency used to transmit information, the greater the effect of the magnetic component of the magnetic antenna on its electrical component.

So werden Antennen, bei welchen der Umfang das 0,3 bis 0,1-fache der Wellenlänge λ beträgt als elektromagnetische Antennen bezeichnet und Antennen, bei welchen der Umfang kleiner als das 0,1 fache der Wellenlänge λ beträgt als magnetische Antennen bzw. Magnetantennen bezeichnet.Antennas in which the circumference is 0.3 to 0.1 times the wavelength λ are referred to as electromagnetic antennas, and antennas in which the circumference is less than 0.1 times the wavelength λ are referred to as magnetic antennas or magnetic antennas designated.

Diese Magnetantennen ermöglichen eine kompakte und raumsparende Bauweise, mit dem Nachteil, dass mit der Verkleinerung der Magnetantennen der zu erreichende Wirkungsgrad abnimmt. Dadurch sind Magnetantennen nach dem Stand der Technik für Sendezwecke meist nicht geeignet.These magnetic antennas enable a compact and space-saving design, with the disadvantage that the efficiency to be achieved decreases with the reduction in size of the magnetic antennas. As a result, prior art magnetic antennas are mostly unsuitable for broadcast purposes.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Antennen weisen meist Baugrößen auf, welche zu groß sind, um in immer kleiner werdenden Herzschrittmacherkapseln oder anderen zu implantierenden Kapseln zum Einsatz zu kommen. Außerdem weisen die bekannten Antennen einen schlechten Übertragungskoeffizienten auf, insbesondere bei Anwendungen im menschlichen Körpergewebe.The antennas known from the prior art mostly have sizes that are too large to be used in increasingly smaller pacemaker capsules or other capsules to be implanted. In addition, the known antennas have a poor transmission coefficient, especially when used in human body tissue.

Außerdem würde ein Einsatz derartiger Antennen, welche einen niedrigen Wirkungsgrad aufweisen, die Leistung der Batterie stärker beanspruchen, was zu einer Verkürzung der Betriebsdauer eines Herzschrittmachers und möglicherweise zu einer Einschränkung der Zuverlässigkeit des Herzschrittmachers führt.In addition, the use of antennas of this type, which have a low degree of efficiency, would place greater demands on the battery power, which leads to a shortening of the service life of a cardiac pacemaker and possibly to a reduction in the reliability of the cardiac pacemaker.

Aus der US 2010 / 0 109 966 A1 ist eine allgemeine und implantierbare medizinische Vorrichtung (IMD) bekannt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Telemetrie-Antenne, die zum Einsatz in medizinischen Vorrichtungen geeignet ist. Die zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Telemetrie-Antenne anzugeben, welche verbesserte Übertragungseigenschaften aufweist und kleiner ist.A general and implantable medical device (IMD) is known from US 2010/0 109 966 A1. In particular, the present invention relates to a telemetry antenna suitable for use in medical devices. The object to be solved is to specify a telemetry antenna which has improved transmission properties and is smaller.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Telemetrie-Antenne für eine implantierbare medizinische Vorrichtung angegeben, die mindestens einen Antennenleiter umfasst, der auf einer dielektrischen Schicht ausgebildet ist. Weiterhin sind mehrere diskrete dielektrische Schichten, welche über dem Antennenleiter angeordnet sind, vorgesehen, auf welchen weitere Antennenleiter angeordnet sind.To achieve this object, a telemetry antenna for an implantable medical device is specified which comprises at least one antenna conductor which is formed on a dielectric layer. Furthermore, a plurality of discrete dielectric layers, which are arranged above the antenna conductor, are provided, on which further antenna conductors are arranged.

Aus der US 8 983 618 B2 ist eine Antenne für eine implantierbare medizinische Vorrichtung (IMD) bekannt. Die zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Antenne für eine implantierbare medizinische Vorrichtung anzugeben, welche verbesserte Übertragungseigenschaften aufweist.From the US 8,983,618 B2 an antenna for an implantable medical device (IMD) is known. The object to be achieved is to provide an antenna for an implantable medical device which has improved transmission properties.

Zur Lösung wird vorgeschlagen, dass die Antenne eine monolithische Struktur enthält, die aus mehreren diskreten dielektrischen Schichten besteht. Die Antenne umfasst Antennenabschnitte, die in verschiedenen Schichten der monolithischen Struktur ausgebildet sind, wobei leitende Durchkontaktierungen gebildet sind, um sich über die dielektrischen Schichten zu erstrecken, um einen leitenden Pfad zwischen den auf verschiedenen Schichten gebildeten Antennenabschnitten bereitzustellen, so dass eine Antenne gebildet wird, welche sich über mehrere vertikale Schichten erstreckt. Die dielektrischen Schichten können Schichten aus Keramikmaterial umfassen, die zusammen mit der Antenne gebrannt werden können, um eine hermetisch abgedichtete monolithische Antennenstruktur zu bilden. Die in die monolithische Struktur eingebettete Antenne kann so angeordnet sein, dass sie eine im Wesentlichen spiralförmige, helikale, fraktale, mäanderförmige oder planare Serpentinen-Spiralform aufweist.As a solution, it is proposed that the antenna contain a monolithic structure which consists of several discrete dielectric layers. The antenna includes antenna sections formed in different layers of the monolithic structure with conductive vias formed to extend across the dielectric layers to provide a conductive path between the antenna sections formed on different layers to form an antenna, which extends over several vertical layers. The dielectric layers can comprise layers of ceramic material that can be fired together with the antenna to form a hermetically sealed monolithic antenna structure. The antenna embedded in the monolithic structure can be arranged in such a way that it has a substantially spiral, helical, fractal, meandering or planar serpentine spiral shape.

Auf der Grundlage dieses Standes der Technik besteht ein Bedarf nach einer verbesserten Antennenanordnung für eine Herzschrittmacherkapsel oder eine andere zu implantierende Kapsel.Based on this prior art, there is a need for an improved antenna assembly for a pacemaker capsule or other implantable capsule.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Antennenanordnung anzugeben, welche geringen Bauraumvorgaben genügt und mit welcher eine Verbesserung der Übertragungseigenschaften erreicht wird. Außerdem soll die Antennenanordnung einfach und mit reduzierten Kosten herstellbar sein. Die Verbesserung der Übertragungseigenschaften wird insbesondere im Nahfeld der Antenne angestrebt.The object of the invention now consists in specifying an antenna arrangement which satisfies small installation space requirements and with which an improvement in the transmission properties is achieved. In addition, the antenna arrangement should be simple to manufacture and at reduced costs. The aim is to improve the transmission properties in particular in the near field of the antenna.

Die Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 des selbstständigen Patentanspruchs gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 4angegeben.The object is achieved by an arrangement with the features according to claim 1 of the independent claim. Further developments are in the dependent claims 2 to 4 specified.

Vorgesehen ist es, dass in der Antennenanordnung eine magnetische Antenne zum Einsatz kommt. Eine derartige optimierte Magnetantenne weist gegenüber einer elektrischen Antenne eine höhere Strahlungseffizienz im menschlichen Körpergewebe auf. Somit kann einerseits eine Verbesserung der Qualität der drahtlosen Kommunikation durch das menschliche Körpergewebe erreicht und andererseits die zur Kommunikation benötigte Energie verringert werde, womit sich eine Erhöhung der Betriebsdauer der Herzschrittmacherkapsel ergibt.It is provided that a magnetic antenna is used in the antenna arrangement. An optimized magnetic antenna of this type has a higher radiation efficiency in human body tissue than an electrical antenna. Thus, on the one hand, an improvement in the quality of wireless communication through the human body tissue can be achieved and, on the other hand, the energy required for communication can be reduced, which results in an increase in the operating time of the pacemaker capsule.

Vorgesehen ist es auch, dass diese magnetische Antenne in einer miniaturisierten Größe und mit einer geringen Höhe in ihrer Bauform ausgeführt wird.There is also provision for this magnetic antenna to be designed in a miniaturized size and with a small height.

Vorgesehen ist es, dass die Antenne der Antennenanordnung als eine planare Antenne bzw. Planarantenne ausgeführt wird. In der Erfindung wird eine planare elektrisch gekoppelte Schleifenantenne (PECLA; planar electrically coupling loop antenna) für die drahtlose Kommunikation beispielsweise in Herzschrittmacherkapseln oder anderen implantierten Kapseln vorgeschlagen.It is provided that the antenna of the antenna arrangement is designed as a planar antenna or planar antenna. In the invention, a planar electrically coupled loop antenna (PECLA; planar electrically coupling loop antenna) is proposed for wireless communication, for example in pacemaker capsules or other implanted capsules.

Verwendet wird eine elektrische Koppelstruktur bei der Signalübertragung innerhalb der Antennenanordnung, um den Realteil der Impedanz der Antenne zu verbessern und um eine Kapazität bereitzustellen, so dass die Größe der Antenne reduziert werden kann. Vorgesehen ist es auch, dass der Stromweg auf der Antenne beispielsweise kreisförmig ist. Unter dem Begriff kreisförmig wird nicht zwingend ein Verlauf der Antennenanordnung entlang einer gedachten Kreisbahn mit einem konstanten Radius verstanden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kommen auch andere kreisförmige Stromwege in Betracht, beispielsweise eine elliptische Form oder eine an ein Rechteck angenäherte Form oder eine Form einer nicht geschlossenen Acht und viele andere Formen, welche einen kreisförmigen oder annähernd kreisförmigen Stromfluss in der Antennenanordnung ermöglichen.An electrical coupling structure is used in the signal transmission within the antenna arrangement in order to improve the real part of the impedance of the antenna and to provide a capacitance so that the size of the antenna can be reduced. It is also provided that the current path on the antenna is circular, for example. The term circular does not necessarily mean a course of the antenna arrangement along an imaginary circular path with a constant radius. According to the present In accordance with the invention, other circular current paths can also be considered, for example an elliptical shape or a shape approximating to a rectangle or a shape of an unclosed figure of eight and many other shapes which allow a circular or approximately circular current flow in the antenna arrangement.

Vorgesehen ist es weiterhin, den kreisförmigen Stromweg der Antenne nicht vollständig, sondern nur als einen Kreisringsektor auszuführen.It is also provided that the circular current path of the antenna is not designed completely but only as a circular ring sector.

Die geringe Höhe in ihrer Bauform der Antennenanordnung wird dadurch erreicht, dass die Antenne mit einer Standard-Leiterplattentechnologie (PCB; printed circuit board) hergestellt wird. Die Anwendung einer derartigen Technologie ermöglicht auch eine kostengünstige Massenproduktion.The low height in its design of the antenna arrangement is achieved in that the antenna is manufactured using standard printed circuit board technology (PCB). The use of such technology also enables inexpensive mass production.

Darüber hinaus ist eine derartige flache und planare Antennenanordnung auf einer zweilagigen Leiterplatte einfach in eine Sende-Empfangs-Anordnung in einer Herzschrittmacherkapseln zu integrieren. Durch die geringe Höhe der Antennenanordnung verbleibt mehr Platz beispielsweise für die Batterie in der Herzschrittmacherkapsel. Eine Ausführung einer derartigen flachen und planaren Antennenanordnung auf einer drei- oder mehrlagigen Leiterplatte ist ebenfalls möglich.In addition, such a flat and planar antenna arrangement on a two-layer printed circuit board can be easily integrated into a transceiver arrangement in a pacemaker capsule. The low height of the antenna arrangement leaves more space, for example for the battery, in the pacemaker capsule. A flat and planar antenna arrangement of this type on a three-layer or multi-layer circuit board is also possible.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Antennenanordnung ist für eine Kommunikation im Nahfeld vorgesehen.The use of the antenna arrangement according to the invention is intended for communication in the near field.

Unterschieden werde bei den Raumgebieten einer Antennenanordnung beispielsweise die Begriffe des Nahfelds, des Fernfelds und des zwischen dem Nahfeld und dem Fernfeld liegenden Übergangsfelds, wobei die Grenzen zwischen den einzelnen Raumgebieten von der Wellenlänge λ abhängig sind.A distinction is made in the spatial areas of an antenna arrangement, for example, between the terms near field, far field and the transition field between the near field and the far field, the boundaries between the individual spatial areas being dependent on the wavelength λ.

Für Antennen, die kürzer oder kleiner sind als die Hälfte der Wellenlänge λ der von ihnen emittierten Strahlung, werden die fernen und nahen regionalen Grenzen im Hinblick auf ein Verhältnis zwischen der Entfernung r von der Antennenanordnung zu der Wellenlänge λ der abgegebenen Strahlung definiert.For antennas that are shorter or smaller than half the wavelength λ of the radiation they emit, the far and near regional boundaries are defined in terms of a ratio between the distance r from the antenna arrangement to the wavelength λ of the radiation emitted.

Für eine solche Antennenanordnung ist das Nahfeld die Region innerhalb eines Radius r « λ, während das Fernfeld die Region ist, für die gilt r » 2λ gilt. Die Übergangszone ist somit als der Bereich zwischen r = λ und r = 2λ festgelegt. For such an antenna arrangement, the near field is the region within a radius r «λ, while the far field is the region for which r» 2λ applies. The transition zone is thus defined as the area between r = λ and r = 2λ.

Für das beispielsweise für eine Kommunikation mit Herzschrittmacherkapseln üblicherweise genutzte MICS-Band (MSCI; Medical Implant Communication Service), welches beispielsweise in einem Frequenzband von 401 MHz bis 406 MHz genutzt werden kann, beträgt die wirksame Wellenlänge im menschlichen Körper oder Körpergewebe bei einer beispielhaften Frequenz von 403,5 MHz 91,6 mm, so dass der Nahfeldbereich einen Radius von etwa 91,6 mm aufweist.For the MICS band (MSCI; Medical Implant Communication Service), which is usually used for communication with pacemaker capsules, for example, which can be used in a frequency band from 401 MHz to 406 MHz, the effective wavelength in the human body or body tissue is at an exemplary frequency from 403.5 MHz 91.6 mm, so that the near field area has a radius of about 91.6 mm.

Das bedeutet, dass bei erfindungsgemäßer Nutzung einer magnetischen Antenne bzw. eines magnetischen Dipols als Antenne im Nahfeld von etwa 91,6 mm eine hohe magnetische Feldstärke für eine Kommunikation zwischen einer Herzschrittmacherkapsel und einem externen Gerät oder für eine Kommunikation zwischen einer Herzschrittmacherkapsel und einer anderen implantierten Kapsel zur Verfügung steht.This means that when a magnetic antenna or a magnetic dipole is used as an antenna in the near field of about 91.6 mm, a high magnetic field strength for communication between a pacemaker capsule and an external device or for communication between one pacemaker capsule and another is implanted Capsule is available.

Für das im Bereich der Industrie, Wissenschaft und Medizin genutzte ISM-Band (ISM; Industrial, Scientific and Medical Band) beträgt die wirksame Wellenlänge im menschlichen Körper oder Körpergewebe bei einer beispielhaften Frequenz von 2,45 GHz 16,3 mm, so dass der Nahfeldbereich einen Radius von etwa 16,3 mm aufweist.For the ISM band (ISM; Industrial, Scientific and Medical Band) used in industry, science and medicine, the effective wavelength in the human body or body tissue at an exemplary frequency of 2.45 GHz is 16.3 mm, so that the Near field has a radius of about 16.3 mm.

Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, welche zeigen:

  • 1: eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen planaren Antennenanordnung in einer dreilagigen Ausführung,
  • 2: eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen planaren Antennenanordnung in einer dreidimensionalen Ansicht der Anordnung nach 1,
  • 3: eine Prinzipdarstellung einer planaren Antennenanordnung in einer zweilagigen Ausführung und
  • 4: ein Ersatzschaltbild der Antennenanordnung.
The previously explained features and advantages of this invention can be better understood and assessed after careful study of the following detailed description of the preferred, non-limiting example embodiments of the invention with the accompanying drawings, which show:
  • 1 : a sectional view of the planar antenna arrangement according to the invention in a three-layer design,
  • 2 : a schematic representation of the planar antenna arrangement according to the invention in a three-dimensional view of the arrangement according to FIG 1 ,
  • 3 : a schematic representation of a planar antenna arrangement in a two-layer design and
  • 4th : an equivalent circuit diagram of the antenna arrangement.

Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen planaren Antennenanordnung 1 in einer dreilagigen Ausführung.The 1 shows a sectional view of the planar antenna arrangement according to the invention 1 in a three-layer design.

Die Antennenanordnung 1 weist eine erste elektrisch leitfähige Schicht 2 auf, welche sich zumindest teilweise über eine erste Fläche eines ersten Substrats 5 erstreckt. Auf einer der ersten Fläche des ersten Substrats 5 gegenüberliegenden zweiten Fläche des ersten Substrats 5 ist eine zweite leitfähige Schicht 3 angeordnet. Auch diese zweite leitfähige Schicht 3 kann sich nur teilweise über die zweite Fläche des ersten Substrats 5 erstrecken.The antenna arrangement 1 has a first electrically conductive layer 2 which extends at least partially over a first surface of a first substrate 5 extends. On one of the first surfaces of the first substrate 5 opposite second surface of the first substrate 5 is a second conductive layer 3 arranged. This second conductive layer too 3 can only partially extend over the second surface of the first substrate 5 extend.

An die zweite leitfähige Schicht 3 angrenzend ist ein zweites Substrat 6 angeordnet, welches sich parallel zum ersten Substrat 5 erstreckt, so dass eine erste Fläche eines zweiten Substrats 6 an der zweiten leitfähigen Schicht 3 anliegt. Das zweite Substrat 6 weist eine seiner ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche auf an deren Oberfläche eine dritte leitfähige Schicht 4 angeordnet ist.To the second conductive layer 3 adjacent is a second substrate 6th arranged, which is parallel to the first substrate 5 extends so that a first surface of a second substrate 6th on the second conductive layer 3 is applied. The second substrate 6th has a second surface opposite its first surface on the surface of which a third conductive layer 4th is arranged.

Um eine entsprechende Arbeitsweise der Antennenanordnung zu ermöglichen ist es vorgesehen eine Durchkontaktierung 7 anzuordnen, welche die zweite elektrisch leitfähige Schicht 3 mit der dritten elektrisch leitfähigen Schicht 4 elektrisch leitend verbindet.In order to enable the antenna arrangement to work in a corresponding manner, a through-hole connection is provided 7th to arrange which the second electrically conductive layer 3 with the third electrically conductive layer 4th electrically conductive connects.

Außerdem ist es vorgesehen, dass eine Ankopplung an die erste elektrisch leitfähige Schicht 2 mittels eines Anschluss 8 ermöglicht wird, wobei der Anschluss 8 derart ausgeführt ist, dass er durch die Ebene der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 3 und die Ebene der dritten elektrisch leitfähigen Schicht 4 elektrisch isoliert verläuft. Über diesen Anschluss 8 erfolgt die Einspeisung in die Antennenanordnung 1.It is also provided that a coupling to the first electrically conductive layer 2 by means of a connection 8th is made possible, the connection 8th is designed such that it passes through the plane of the second electrically conductive layer 3 and the plane of the third electrically conductive layer 4th runs electrically isolated. Via this connection 8th the feed takes place in the antenna arrangement 1 .

In der 2 ist eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen planaren Antennenanordnung 1 in einer dreidimensionalen Ansicht der Anordnung nach 1 gezeigt.In the 2 is a schematic diagram of the planar antenna arrangement according to the invention 1 in a three-dimensional view of the arrangement 1 shown.

Zu erkennen ist eine als ein Abschnitt eines Ringes, also einen Kreissektor, ausgeführte erste leitfähige Schicht 2. Im Beispiel der 2 überdeckt der Kreissektor der ersten leitfähigen Schicht 2 etwa ein Viertel des gesamten Rings oder Kreises, wobei die genaue Größe dieses Abschnitts durch eine entsprechende Dimensionierung der Antennenanordnung 1 bestimmt wird.A first conductive layer embodied as a section of a ring, that is to say a sector of a circle, can be seen 2 . In the example of 2 covers the circular sector of the first conductive layer 2 about a quarter of the entire ring or circle, the exact size of this section by appropriate dimensioning of the antenna arrangement 1 is determined.

Getrennt von dieser ersten leitfähigen Schicht 2 durch das erste Substrat 5 ist unter dem ersten Substrat 5 die zweite leitfähige Schicht 3 dargestellt, welche ebenfalls als ein Kreissektor ausgebildet ist. Diese zweite leitfähige Schicht 3 bildet einen kreisförmigen Stromweg für die Antenne aus. Durch die Öffnung des Kreissektors bzw. des kreisförmigen Stromwegs in der zweiten leitfähigen Schicht 3 kommt es zur Ausbildung einer ersten Kapazität.Separated from this first conductive layer 2 through the first substrate 5 is under the first substrate 5 the second conductive layer 3 shown, which is also designed as a circular sector. This second conductive layer 3 forms a circular current path for the antenna. Through the opening of the circular sector or the circular current path in the second conductive layer 3 a first capacity is formed.

In der 2 ist unter der zweiten leitfähigen Schicht 3 das zweite Substrat 6 dargestellt. Einem Fachmann wird der Zusammenhang auch in einer gemeinsamen Betrachtung mit der 1 gut ersichtlich.In the 2 is under the second conductive layer 3 the second substrate 6th shown. A person skilled in the art will also understand the connection together with the 1 clearly visible.

In der 2 ist unter dem zweiten Substrat 6 die dritte leitfähige Schicht 4 gezeigt, welche ebenfalls einen keinen vollständige geschlossenen Ring und somit einen Kreissektor ausbildet. Zu erkennen ist auch die Durchkontaktierung 7, welche die zweite leitfähige Schicht 3 mit der dritten leitfähigen Schicht 4 elektrisch leitend verbindet. Ebenfalls zu erkennen ist der zur Einspeisung der Antennenanordnung 1 genutzte Anschluss 8, welcher nur mit der ersten leitfähigen Schicht 2 leitend verbunden ist. Zwischen der ersten leitfähigen Schicht 2 und der zweiten leitfähigen Schicht 3 bildet sich eine weitere Kapazität aus.In the 2 is under the second substrate 6th the third conductive layer 4th shown, which also does not form a completely closed ring and thus a circular sector. The plated-through hole can also be seen 7th which is the second conductive layer 3 with the third conductive layer 4th electrically conductive connects. The one for feeding the antenna arrangement can also be seen 1 used connection 8th which only applies to the first conductive layer 2 is conductively connected. Between the first conductive layer 2 and the second conductive layer 3 Another capacity develops.

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung 1, auch als planar ausgeführte elektrisch gekoppelte Schleifenantenne bezeichnet, nachfolgend kürzer PECLA genannt, (PECLA; planar electrically coupling loop antenna) wird sehr vorteilhaft mittels einer Standard-Leiterplattentechnologie (PCB; printed circuit board) hergestellt.The antenna arrangement according to the invention 1 , also referred to as a planar electrically coupled loop antenna, hereinafter referred to as PECLA for short, (PECLA; planar electrically coupling loop antenna) is very advantageously produced by means of standard printed circuit board technology (PCB).

Die obere Kupferschicht einer beispielsweise dreilagigen Leiterplatte stellt die erste leitfähige Schicht 2 dar. Diese bildet eine offene Übertragungsleitung mit niedriger Impedanz, die mit der Speisesonde, dem Anschluss 8 verbunden ist. Die mittlere Kupferschicht der dreilagigen Leiterplatte stellt die zweite leitfähige Schicht 3 bereit, welche eine kurzgeschlossene Hochimpedanz-Übertragungsleitung ausbildet. Die zweite leitfähige Schicht 3 ist über die Durchkontaktierung 7 an die unteren Kupferschicht und somit die dritte leitfähige Schicht 4 der dreilagigen Leiterplatte angeschlossen. Die zweite leitfähige Schicht 3 wird durch eine kapazitive Kopplung von der oberen ersten leitfähigen Schicht 2 gespeist.The top copper layer of a three-layer printed circuit board, for example, is the first conductive layer 2 This forms an open transmission line with low impedance that connects to the feed probe, the connector 8th connected is. The middle copper layer of the three-layer circuit board provides the second conductive layer 3 ready, which forms a short-circuited high-impedance transmission line. The second conductive layer 3 is about the via 7th to the lower copper layer and thus the third conductive layer 4th connected to the three-layer circuit board. The second conductive layer 3 is made by capacitive coupling from the top first conductive layer 2 fed.

Das erste Substrat 5 hat eine geringe relative Permittivität ε, beispielsweise im Bereich zwischen 2 und 4, insbesondere von etwa 3, und eine große Dicke, beispielsweise im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,3 mm insbesondere von etwa 0,254 mm (10mil), um die Ohmschen Verluste und die gespeicherte Energie in der Antennenanordnung 1 zu minimieren. Die Höhe der ersten leitfähigen Schicht 2, die Dicke des ersten Substrats 5 und die Permittivität des ersten Substrats 5 sind für die Skalierung der Eingangsimpedanz der Antennenanordnung 1 verantwortlich.The first substrate 5 has a low relative permittivity ε, for example in the range between 2 and 4, in particular around 3, and a large thickness, for example in the range between 0.2 mm and 0.3 mm, in particular around 0.254 mm (10 mil), around the ohmic Losses and the stored energy in the antenna arrangement 1 to minimize. The height of the first conductive layer 2 , the thickness of the first substrate 5 and the permittivity of the first substrate 5 are for scaling the input impedance of the antenna arrangement 1 responsible.

Die sich ausbildende Kapazität zwischen der zweiten leitfähigen Schicht 3 und der dritten leitfähigen Schicht 4 kann die Baugröße der Antennenanordnung 1 minimieren. Daher wird das zweite Substrats 6 mit einer hohen relativen Permittivität, beispielsweise im Bereich zwischen 9 und 11 , insbesondere von etwa 10,2, und einer geringen Dicke, beispielsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, insbesondere von 0,127 mm (5mil), bereitgestellt. Durch die gezeigte dreilagige Struktur der Antennenanordnung 1 kann die Antenne leicht auf eine Impedanz von etwa 50 Ohm angepasst werden.The capacitance that develops between the second conductive layer 3 and the third conductive layer 4th can be the size of the antenna arrangement 1 minimize. Hence the second substrate 6th with a high relative permittivity, for example in the range between 9 and 11, in particular about 10.2, and a small thickness, for example in the range between 0.1 mm and 0.2 mm, in particular 0.127 mm (5mil). Due to the three-layer structure of the antenna arrangement shown 1 the antenna can be easily adjusted to an impedance of around 50 ohms.

Der Strahlungsteil der Antennenanordnung 1 ist die zweite leitfähige Schicht 3, die als eine „Schleife“ bzw. ein Kreisringsektor ausgebildet ist, wobei der Durchmesser der Antennenanordnung 1 kleiner als λ/4 ist und wobei das Strahlungsfeld der Antennenanordnung 1 als ein magnetischer Hertzscher Dipol angenähert betrachtet werden kann.The radiation part of the antenna arrangement 1 is the second conductive layer 3 , which is designed as a "loop" or a circular ring sector, where the Antenna array diameter 1 is smaller than λ / 4 and where the radiation field of the antenna arrangement 1 can be approximated as a magnetic Hertzian dipole.

Für das Kurzdistanz-Kommunikationsszenario einer tief implantierten Herzschrittmacherkapsel hat das Strahlungsfeld des magnetischen Hertzschen Dipols eine geringere elektrische Felddichte als der elektrische Dipol im Nahfeld, was impliziert, dass die absorbierte Leistung im Nahfeld, also im die Herzschrittmacherkapsel direkt umgebenden menschlichen Gewebe, geringer ist, so dass der Übertragungskoeffizient der Antennenanordnung 1 verbessert wird.For the short-distance communication scenario of a deeply implanted pacemaker capsule, the radiation field of the magnetic Hertzian dipole has a lower electric field density than the electric dipole in the near field, which implies that the absorbed power in the near field, i.e. in the human tissue directly surrounding the pacemaker capsule, is lower, so that the transmission coefficient of the antenna arrangement 1 is improved.

Das Arbeitsprinzip der erfindungsgemäßen Antennenanordnung 1 (PECLA) ist nicht völlig verschieden von anderen aus dem Stand der Technik bekannten Antennenanordnungen wie beispielsweise einer aus [1] Akbarpour, A., & Chamaani, S. (2017) „Dual-band electrically coupled loop antenna for implant applications“ IET Microwaves, Antennas & Propagation, 11(7), 1020-1023 bekannten Antennenanordnung oder einer aus [2] Manteghi, M. (2013) „Electrically coupled loop antenna as a dual for the planar inverted-f antenna“ Microwave and Optical Technology Letters, 55(6), 1409-1412 bekannten Antennenanordnung.The working principle of the antenna arrangement according to the invention 1 (PECLA) is not completely different from other antenna arrangements known from the prior art, such as one from [1] Akbarpour, A., & Chamaani, S. (2017) “Dual-band electrically coupled loop antenna for implant applications” IET Microwaves , Antennas & Propagation, 11 (7), 1020-1023 known antenna arrangement or from [2] Manteghi, M. (2013) "Electrically coupled loop antenna as a dual for the planar inverted-f antenna" Microwave and Optical Technology Letters, 55 (6), 1409-1412 known antenna arrangement.

Die Nachteile dieser bekannten Antennenanordnungen bestehen aber einerseits in der nicht ausreichend kleinen Bauform derartiger Antennen und andererseits in einem erhöhten Aufwand bei der Herstellung derartiger Antennen unter Nutzung von Mikrobearbeitungsanlagen, welche eine ausreichende Genauigkeit aufweisen müssen.The disadvantages of these known antenna arrangements are, on the one hand, the insufficiently small design of such antennas and, on the other hand, the increased effort involved in producing such antennas using micromachining systems, which must have sufficient accuracy.

Dies Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Antennenanordnung 1 überwunden, da die erfindungsgemäße planar ausgeführte elektrisch gekoppelte Schleifenantenne 1 (PECLA) mittels einer mehrlagigen Leiterplattentechnologie gefertigt werden kann. Somit werden sowohl eine Miniaturisierung, eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit der Antennenanordnung 1 wie auch eine preiswerte Massenproduktion möglich.These disadvantages are caused by the antenna arrangement according to the invention 1 overcome because the planar designed electrically coupled loop antenna according to the invention 1 (PECLA) can be manufactured by means of a multilayer printed circuit board technology. This results in both miniaturization and high machining accuracy of the antenna arrangement 1 as well as inexpensive mass production possible.

Die planare Struktur der Antennenanordnung 1 verringert das benötigte Antennenvolumen. Zum Beispiel betragen die Abmessungen und das Volumen des in [1] vorgeschlagenen MICS-Band-ECLA ohne konzentrierten Kondensator 14,3 mm x 13 mm x 15 mm und 2788,5 mm3.The planar structure of the antenna array 1 reduces the antenna volume required. For example, the dimensions and volume of the MICS tape ECLA proposed in [1] without a lumped capacitor are 14.3 mm x 13 mm x 15 mm and 2788.5 mm 3 .

Im Gegensatz hierzu betragen die Abmessungen der Antennenanordnung 1 nur 12 mm x 12 mm x 0,4 mm und das Volumen wird somit auf 57,6 mm3 reduziert, was etwa 1/50 des Volumens von ECLA in [1] entspricht.In contrast to this, the dimensions of the antenna arrangement are 1 only 12 mm x 12 mm x 0.4 mm and the volume is thus reduced to 57.6 mm 3 , which corresponds to about 1/50 of the volume of ECLA in [1].

Außerdem erleichtert die planare Struktur der Antennenanordnung 1 die Integration in die Herzschrittmacherkapsel und spart Platz, welcher bei dem begrenzten Volumen der Herzschrittmacherkapsel den Platzbedarf der Batterie sowie anderer funktional notwendiger Komponenten vergrößert. Die elektrischen Komponenten der Herzschrittmacherkapsel werden üblicherweise als Stapelstruktur positioniert, so dass die planare Antennenanordnung 1 im oberen oder unten Bereich eine Herzschrittmacherkapsel angeordnet werden kann.In addition, the planar structure facilitates the antenna assembly 1 the integration in the pacemaker capsule and saves space, which increases the space requirement of the battery and other functionally necessary components with the limited volume of the pacemaker capsule. The electrical components of the pacemaker capsule are usually positioned as a stacked structure, so that the planar antenna arrangement 1 a pacemaker capsule can be placed in the upper or lower area.

Die 3 zeigt eine Prinzipdarstellung einer planaren Antennenanordnung 1 in einer zweilagigen Ausführung mit einem dargestellten Koppelkondensator 9.The 3 shows a schematic diagram of a planar antenna arrangement 1 in a two-layer design with a coupling capacitor shown 9 .

Um die Struktur einer Antennenanordnung 1 (PECLA) zu vereinfachen, wird eine nur zweischichtige Anordnung der Elemente einer Antennenanordnung 1 auf einer zweilagigen Leiterplatte oder ähnlichem gezeigt, wobei nur ein erstes Substrat 5 benötigt wird.About the structure of an antenna array 1 To simplify (PECLA), only a two-layer arrangement of the elements of an antenna arrangement is required 1 shown on a two-layer circuit board or the like, with only a first substrate 5 is needed.

Hierbei ist die untere Kupferschicht einer Leiterplatte, also die zweite leitfähige Schicht 3, als eine offene Übertragungsleitung ausgeführt und ist mit dem positiven Teil eines Koaxialkabels verbunden, über welches die Antennenanordnung 1 mit einer Sende- Empfangs-Anordnung verbunden ist. Der Anschluss des Koaxialkabels an die Antennenanordnung 1 ist in der 3 nicht dargestellt.Here is the lower copper layer of a printed circuit board, i.e. the second conductive layer 3 , designed as an open transmission line and is connected to the positive part of a coaxial cable over which the antenna arrangement 1 is connected to a transmit-receive arrangement. The connection of the coaxial cable to the antenna arrangement 1 is in the 3 not shown.

Die obere Kupferschicht der Leiterplatte, also die erste leitfähige Schicht 2, ist eine kurzgeschlossene Übertragungsleitung, die an den negativen Teil des Koaxialkabels angeschlossen ist.The top copper layer of the circuit board, i.e. the first conductive layer 2 , is a short-circuited transmission line that connects to the negative part of the coaxial cable.

Die erste leitfähige Schicht 2 wird durch eine kapazitive Kopplung von der zweiten leitfähigen Schicht 3 gespeist, wobei zwischen der ersten leitfähigen Schicht 2 und der zweiten leitfähigen Schicht 3 das erste Substrat 5 angeordnet ist.The first conductive layer 2 is made by capacitive coupling from the second conductive layer 3 powered, with between the first conductive layer 2 and the second conductive layer 3 the first substrate 5 is arranged.

Die Schichtdicke der ersten leitfähigen Schicht 2 und der zweiten leitfähigen Schicht 3, die Dicke und die Permittivität des ersten Substrats 5 beeinflussen den realen Teil der Eingangsimpedanz Zin 10 der Antennenanordnung 1. Somit kann die Eingangsimpedanz Zin 10 der Antennenanordnung 1 durch eine entsprechende Dimensionierung und Materialauswahl eingestellt werden.The layer thickness of the first conductive layer 2 and the second conductive layer 3 , the thickness and the permittivity of the first substrate 5 affect the real part of the input impedance Zin 10 the antenna arrangement 1 . The input impedance Zin 10 the antenna arrangement 1 can be set by appropriate dimensioning and material selection.

Vorgesehen ist es einen Koppelkondensator 9 auf der ersten leitfähigen Schicht 2 anzuordnen.A coupling capacitor is provided 9 on the first conductive layer 2 to arrange.

Durch die Anordnung eines Koppelkondensators 9 wird die Größe einer Antennenanordnung 1 verkleinert. Außerdem kann mittels des Koppelkondensators 9 der imaginäre Anteil der Eingangsimpedanz abgestimmt also beeinflusst werden.By arranging a coupling capacitor 9 becomes the size of an antenna array 1 scaled down. In addition, by means of the coupling capacitor 9 the imaginary part of the input impedance can be adjusted so influenced.

Mittels einer zweischichtigen Antennenanordnung 1 werden die Struktur vereinfacht und die Anforderung in einem Fertigungsprozess verringert. Insbesondere führt der eingesetzte Koppelkondensator 9 zu einer Verringerung der Baugröße der Antennenanordnung 1.By means of a two-layer antenna arrangement 1 the structure is simplified and the requirement in a manufacturing process is reduced. In particular, the coupling capacitor used leads 9 to a reduction in the size of the antenna arrangement 1 .

In der 4 ist ein Ersatzschaltbild der Antennenanordnung 1 dargestellt. Die 4 zeigt die Eingangsimpedanz Zin 10. Diese Eingangsimpedanz Zin 10 ergibt sich gemäß: Z i n = R i n + j X i n = ( R r + R L ) + j ω ( L A + L i C r )

Figure DE102019107600B4_0001
In the 4th is an equivalent circuit diagram of the antenna arrangement 1 shown. The 4th shows the input impedance Zin 10 . This input impedance Zin 10 results according to: Z i n = R. i n + j X i n = ( R. r + R. L. ) + j ω ( L. A. + L. i - C. r )
Figure DE102019107600B4_0001

Hierbei ist Rr der Strahlungswiderstand 11, RL der Verlustwiderstand 12, LA eine Schleifeninduktivität 13, Li eine Induktivität des Schleifenleiters 14 und Cr eine Kapazität 15 eines Parallelkondensators.Here R r is the radiation resistance 11 , R L is the loss resistance 12 , L A is a loop inductance 13th , L i is an inductance of the loop conductor 14th and C r a capacitance 15th a parallel capacitor.

Bei der ersten Ausführung der Antennenanordnung 1 gemäß 1 und 2 mittels einer dreilagigen Leiterplatte wird die Kapazität Cr 15 zwischen der zweiten leitenden Schicht 3 und der dritten leitenden Schicht 4 ausgebildet.In the first embodiment of the antenna arrangement 1 according to 1 and 2 by means of a three-layer printed circuit board, the capacitance C r is 15 between the second conductive layer 3 and the third conductive layer 4th educated.

In der zweiten Ausführung der Antennenanordnung 1 gemäß der 3 mittels einer zweilagigen Leiterplatte wird die Kapazität Cr 15 durch den Koppelkondensator 9 ausgebildet.In the second embodiment of the antenna arrangement 1 according to the 3 by means of a two-layer printed circuit board, the capacitance C r is 15 through the coupling capacitor 9 educated.

Wie bereits erwähnt, kann die Kopplung zwischen dem Speisekopf und der Schleifenleitung den Realteil der Impedanz erhöhen, so dass sich die Abmessungen der Speisekopf- und Schleifenleitung, also die Größe ihrer jeweiligen Kreisringsektoren, ändern, um eine Strahlungswiderstand Rr von etwa 50 Ohm einzustellen.As already mentioned, the coupling between the feed head and the loop line can increase the real part of the impedance, so that the dimensions of the feed head and loop line, i.e. the size of their respective circular ring sectors, change in order to set a radiation resistance R r of about 50 ohms.

Eine derartige erfindungsgemäße Antennenanordnung 1 kann beispielsweise auch im Bereich von medizinischen Sonden zur Anwendung kommen, welche beispielsweise bei medizinischen Untersuchungen oder einer Therapie an schwer zugänglichen Körperstellen zum Einsatz kommen.Such an antenna arrangement according to the invention 1 can also be used, for example, in the area of medical probes, which are used, for example, in medical examinations or therapy in areas of the body that are difficult to access.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
AntennenanordnungAntenna arrangement
22
erste leitfähige Schicht (top layer)first conductive layer (top layer)
33
zweite leitfähige Schicht (middle layer)second conductive layer (middle layer)
44th
dritte leitfähige Schicht (bottom layer)third conductive layer (bottom layer)
55
erstes Substratfirst substrate
66th
zweites Substratsecond substrate
77th
Durchkontaktierung (via)Plated through hole (via)
88th
Anschluss (feeding probe)Connection (feeding probe)
99
KoppelkondensatorCoupling capacitor
1010
Eingangsimpedanz Zin Input impedance Z in
1111
Strahlungswiderstand Rr Radiation resistance R r
1212
Verlustwiderstand RL Loss resistance R L
1313
Schleifeninduktivität LA Loop inductance L A
1414th
Induktivität des Schleifenleiters Li Inductance of the loop conductor L i
1515th
Kapazität Cr Capacity C r

Claims (4)

Antennenanordnung (1), welche in einer Herzschrittmacherkapsel oder einer in einem Körper eines Lebewesens implantierten Kapsel angeordnet ist, wobei die Antennenanordnung für eine drahtlose Übertragung von Daten angeordnet ist, wobei die Antennenanordnung (1) eine planare Antennenanordnung (1) ist, wobei in der Antennenanordnung (1) in einer Abfolge eine erste leitfähige Schicht (2), ein erstes Substrat (5), eine zweite leitfähige Schicht (3), ein zweites Substrat (6) und eine dritte leitfähige Schicht (4) angeordnet sind und wobei sich die leitfähigen Schichten (2, 3, 4) nur teilweise über die Flächen der Substrate (5, 6) erstecken, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchkontaktierung (7) nur zwischen der den Strahlungsteil der Antennenanordnung (1) bildenden zweiten leitfähigen Schicht (3) und der dritten leitfähigen Schicht (4) angeordnet ist und dass an der ersten leitfähigen Schicht (2) zur Einspeisung ein Anschluss (8) derart angeordnet ist, dass der Anschluss (8) durch die Ebene der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (3) und die Ebene der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (4) elektrisch isoliert verläuft.Antenna arrangement (1) which is arranged in a pacemaker capsule or a capsule implanted in a body of a living being, the antenna arrangement being arranged for wireless transmission of data, the antenna arrangement (1) being a planar antenna arrangement (1), wherein in the Antenna arrangement (1) a first conductive layer (2), a first substrate (5), a second conductive layer (3), a second substrate (6) and a third conductive layer (4) are arranged in a sequence and wherein the conductive layers (2, 3, 4) only partially extend over the surfaces of the substrates (5, 6), characterized in that a through-contact (7) only between the second conductive layer (3) and the radiation part of the antenna arrangement (1) forming the third conductive layer (4) is arranged and that a connection (8) is arranged on the first conductive layer (2) for feeding in such a way that the connection (8) through the level ne of the second electrically conductive layer (3) and the plane of the third electrically conductive layer (4) is electrically insulated. Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Schichten (2, 3, 4) welche sich nur teilweise über die Flächen der Substrate (5, 6) erstecken in einer Form von Kreisringsektoren angeordnet sind.Antenna arrangement (1) according to Claim 1 , characterized in that the conductive layers (2, 3, 4) which only partially extend over the surfaces of the substrates (5, 6) are arranged in the form of circular ring sectors. Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (8) sich durch das erste und das zweite Substrat (5, 6) und durch die zweite leitfähige Schicht (3) und die dritte leitfähige Schicht (4) erststeckend und isoliert zu diesen angeordnet ist.Antenna arrangement (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the connection (8) is arranged through the first and the second substrate (5, 6) and through the second conductive layer (3) and the third conductive layer (4) so as to be plugged in and isolated from them. Antennenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat (5) das zweite Substrat (6) und die leitfähigen Schichten (2, 3, 4) in einer mehrlagigen Leiterplatte angeordnet sind.Antenna arrangement (1) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the first substrate (5), the second substrate (6) and the conductive layers (2, 3, 4) are arranged in a multilayer printed circuit board.
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