بررسی و بهبود مدارات انتقال توان و داده برای لینک القایی وراجلدی ایمپلنت حلزونی گوش

در روند تکامل ایمپلنت های شنوایی بیشترین پیشرفت در زمینه الگوریتم های پردازشی و بهبود کیفیت سیگنال صوتی انجام گرفته و مدارات انتقال توان و داده القایی از نسل های اولیه ایمپلنت شنوایی (و بطور مشابه در بقیه ایمپلنت های تجاری سازی شده) تقریبا بدون تغییر باقی مانده اند. راهکار معمول در تامین انرژی و انتقال داده در ایمپلنت شنوایی، انتقال توان و داده از طریق سیم پیچ تزویج قرار داده شده در دو طرف پوست و استفاده از روش القای الکترومغناطیسی وراجلدی است. با توجه محدودیت های بدن انسان، باید فرکانس و توان سیگنال انتقالی به ایمپلنت در حدود مشخصی محدود شود تا به بافت زنده آسیب نرسد. با توجه به این که مقادیر عملی به محدوده توانی چند صد میلی وات تا چند وات و محدوده فرکانسی چند صد کیلوهرتز تا چند مگاهرتز محدود می شود، استفاده از تقویت کننده های معمول rf و یا مبدل های معمول سوئیچینگ ممکن است بهینه نباشد. بنابراین نیاز به طراحی مداراتی است که بطور خاص برای این محدوده توان و فرکانس بهینه شود. در طراحی این مدارات، امکان ارسال و دریافت توان با حداکثر بازده، ارسال و دریافت داده با حداکثر پهنای باند وحداقل اعوجاج، در کمترین حجم و با حداقل مدارات اضافه مد نظر است. در بخش اول این پایان نامه ابتدا سیستم انتقال توان و داده القایی در لینک وراجلدی ایمپلنت حلزونی گوش و مدارات جانبی آن به اختصار بررسی شده و سپس گزینه های مختلف قابل استفاده برای ارسال توان و داده (تقویت کننده های قدرت) مورد بررسی قرار می گیرد و نحوه طراحی پرکاربرد ترین مدار ارسال توان وداده در ایمپلنت های شنوایی شرح داده می شود. در پایان این بخش، مبدل پیشنهادی معرفی و با مدار معمول مورد استفاده در سیستم های مشابه از طریق شبیه سازی نرم افزاری مقایسه می گردد. سپس در ادامه یک نمونه از مدار بهبود یافته بطور عملی پیاده سازی شده و در شرایط شبیه سازی شده آزمایشگاهی تست می شود. مدار پیشنهادی در این بخش هم از نظر بازده ارسال توان و هم از نظر ارسال بهینه داده نسبت به مدارات معمول عملکرد بهتری دارد. در بخش دوم مدارات دریافت توان و داده و بطور خاص مدارات تنظیم و تقویت ولتاژ داخلی ایمپلنت مورد بررسی قرار گرفته و روند پیشرفت مبدل های تنظیم کننده و تقویت کننده ولتاژ، بررسی می شود و در پایان پس از ارائه مبدلی بهبود یافته، یک نمونه از آن بطور عملی پیاده سازی شده و در شرایط آزمایشگاهی تست می شود. مبدل پیشنهادی در این بخش از لحاظ بازده و حجم مدار نسبت به مبدل های معمول ارجحیت دارد.