Skip to main content
SUPERVISOR
امیرمسعود سوداگر (استاد راهنما) رسول دهقانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fahimeh Sepasgozar
فهیمه سپاسگزار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Analysis and Design of an Ultra Wideband Short Range RF Transmitter for Implantation in Human Body
Using implantable medical devices for gathering biometric data, diagnosis and also constant patient monitoring have been growing fast during last decades. In the late 50s, this field has drawn many attentions and researchers tried to design and realize implantable medical devices to measure and gather the vital sensory data from inside the body and even using proper stimulators to emulate the human body activities. These techniques can play an important role to treat some diseases that do not respond properly to the pharmaceutical drug treatments. As the most commonexample of such devices it can be pointed out to the implanted cochlear device which is vastly used by patients who suffer from hearing problems. One of the most important blocks in such implantable devices is the transmitterpart. This part transmits the sensory data from inside the body to the outside world where itis gathered through a proper reader device. This part is subject to many important challenges such as power consumption, transmission data rate, circuit complexity, cost, and so on. In this thesis, an ultra-wide band (UWB) transmitter with impulse like signals in a fully differential structure is designed and simulated in a 180 nm CMOS process. The transmitter consists of an impulse generator, a programmable delay block, and a two-stage differential oscillator. Four control bits are used to control the center oscillation frequency and two bits are used to modify the triggering pulse width; this controls the output power of the system depending on the environmental changes in terms ofprocess, temperature and voltage variations. The generated pulse center frequency can be tuned in the range of 3.2 GHz to 5 GHz. Also, the trigger pulse width can be set between 1 nsec to 2.5 nsec. In order to save power consumption, the transmitter is turned on just during the transmission time. The on-off keying modulation has been used to transmit the data. The data rate is up to 166 M with the average power consumption of 1.7 mW. This means that the amount of energy consumption in each pulse is 10.2 PJ/pulse. Keywords: Impulse Radio UWB transmitter, Implantable Medical Device
استفاده از افزاره‌های پزشکی قابل کاشت در بدن، برای بهبود نتایج آزمایشاتپزشکیبیمارانوافزایش نظارت و تشخیص، در دهه‌هایاخیردر حال رشد سریع بوده است. از اواخر دهه 1950، محققان در تلاش بوده‌اند تا بتوانند دستگاه‌های قابل کاشت که به طور مستقیم به نظارت، کنترل ویا حتی بازسازی فعالیت‌های درونی بدن انسان بپردازند را، تحقق بخشند. این افزاره‌ها همچنین در کمک به درمان بیماری‌هایی که تنها با استفاده از دارو قابل درمان نیستند، نقش مهمی ایفا می‌کنند. به عنوان رایجتریننمونه ازاین افزاره‌ها می‌توان به کاشت حلزون شنوایی اشاره کرد که توسط تعداد زیادی از افرادی که از مشکل شنوایی رنج می‌برند مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرستنده یکی از بخش‌های مهم در این افزاره‌ها است که اطلاعات گرفته شده از بدن را به دنیای خارج هدایتمی کند و سپس این اطلاعات توسط یک دستگاه خواننده متناسب با آن جمع آوریمی گردند. چالش‌هایزیادی مانند توان مصرفی، نرخ ارسال اطلاعات، پیچیدگیمداری،هزینه و غیرهبرایطراحیاین قسمت وجود دارد. در اینپایان نامه یک فرستنده فراپهن باند رادیو ضربه‌ای با ساختار تفاضلی در فن آوری180nm CMOS برای کاربرد در افزاره‌های پزشکی کاشته شده، طراحی و شبیه‌سازی شده است. این فرستنده از یک مدار تولید کنندهپالس فعال‌ساز، یک بلوک ایجادتأخیر قابل تنظیم و یک نوسان‌ساز تفاضلی دو طبقه تشکیل شده است. چهار بیتکنترلی، فرکانس مرکزی نوسانات و دو بیتکنترلی، عرض پالس فعال‌ساز و درنتیجه توان خروجی را بر اساس نیازمندی‌هایسیستم و یاتغییراتفرآیند، ولتاژ و دماکنترل می‌کنند. بنابراین فرکانس مرکزی پالس تولید شده قابلیتتنظیمبین 2/3 تا 5 گیگاهرتز را دارا می‌باشد. همچنین عرض پالس تولیدیمی‌تواند بین 1 تا 5/2 نانوثانیهتنظیم ‌شود. برای کاهش توان مصرفی در این فرستنده، نوسان‌ساز فقط در مدت زمان ارسال اطلاعات روشن است. برای ارسالاطلاعات از مدولاسیون خاموش-روشن استفاده شده است. نرخ ارسال اطلاعات تا 166 مگابیت بر ثانیه با توان مصرفی متوسط 7/1 میلی‌واتمی‌رسد. بنابراین در این حالت مقدار مصرف انرژی در هر پالس برای فرستند? پیشنهادی،pJ/pulse2/10 است. کلمات کلیدی: فرستنده فراپهن باند رادیو ضربه‌ای، افزار? قابل کاشت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی