[发明专利]用于体内装置的紧凑型螺旋天线

说明书

一种螺旋天线结构包含环形天线和包含印刷电路板层的多层印刷电路板。每个印刷电路板层包含外围环形天线，并且每相邻两个环形天线通过充当单极天线的连接桥电连接。选定印刷电路板层物理地和电性地在‘其’外围环形天线内部容纳发射器，并且其进一步包含第一天线馈电线，所述第一天线馈电线连接到被安置在所述选定印刷电路板层上的环形天线，并且可电连接到所述发射器的第一输出端子。第二天线馈电线被安置在另一个印刷电路板层上，并且电连接到其环形天线并且可连接到所述发射器的另一个输出端子。所述两个天线馈电线处于垂直于所述印刷电路板折叠之后的轴线的平面中。

技术领域

本发明总体上涉及天线，并且更具体地说，涉及一种适用于嵌入例如可植入装置和可吞咽体内装置以及小型可控装置(例如，微型可控工具、微型玩具等)中的紧凑型螺旋天线结构。

背景技术

体内成像系统在医学领域被称为‘胶囊内镜检查’系统。例如，穿过胃肠道的胶囊如体内装置可以包含例如用于对胃肠道内部进行成像(例如，捕获图像或拍照)的图像传感器或成像器、其它类型的传感器、用于照亮例如胃肠(“GI”)道内部的发光二极管(“LED”)、电池以及向外部接收器(例如，可穿戴数据记录器)发射数据帧(例如，图像帧)的发射器。

常规的可吞咽胶囊使用线性极化天线来向例如外部或远程接收器发射数据帧。线性天线是通过使用线性极化来发射信号的天线。在可吞咽胶囊中使用线性极化天线具有与胶囊工作环境相关的缺点。例如，胃肠道总是改变方向，并且因此就会有很多胶囊必须跟随的转角，这就意味着当胶囊穿过胃肠道时胶囊的移动方向以及因此胶囊的空间(3D)朝向会不断变化。胶囊朝向频繁变化的结果是胶囊(或另一个体内装置)与外部或远程接收器之间的通信信道性能衰减(这可能导致由于胶囊天线与接收器天线之间的偶尔不对准而造成的偶尔通信衰减)，这就意味着外部接收器会偶尔无法接收来自胶囊的数据帧。此外，可吞咽胶囊的小尺寸不会为较大的天线留有太大空间，并且胶囊电池可能必须能够为整个胶囊供电数小时(例如，支撑例如7到10小时医疗程序)。因此，增大胶囊的传输功率以减小通信间隙可能缩短胶囊的工作时间。(假设胶囊的其它部件的功耗保持不变)。

常规胶囊通过使用被称为最小移位键控(“MSK”)的调制技术来发射数据帧。虽然MSK通信支持一定的数据位传输速率，但需要在不损害通信性能的情况下提高胶囊传输数据的数据传输速率。(与较低的数据传输速率相比，提高数据传输速率使得能够增加(或使用增加的)例如图像捕获速率，或者更快地清空数据存储器缓冲器。)例如可以通过使用更先进的通信方案如正交频分多路复用(“OFDM”)通信方案来改善数据传输速率和抗电磁干扰力。但是，发射OFDM信号需要RF功率放大器(“PA”)。另外，使用PA来发射OFDM信号可能例如在传输功率管理和可控性方面是有益的。但是，由于阻抗不匹配问题，胶囊当前使用的天线无法与PA互操作。(胶囊的发射器常规地被实施为一种简单类型的LC振荡器(例如，科耳皮兹(Colpitts)振荡器)，所述LC振荡器是一种较差‘类型’的发射器，因为其更像是振荡器而非发射器。)因此，在可吞咽胶囊中结合PA(以便促进OFDM通信)需要新的天线设计，这将不占用胶囊中的大量空间，而同时将能够与PA互操作并支持OFDM通信。