Antenna implants are used to establish a telemetry link to enable wireless data transfer, suitable for telemedicine and other medical applications. Inbody environments with water-based tissues lead to severe power absorption, making signal strength and radiation efficiency challenging yet central performance aspects of antenna implants. Fundamental performance limits exist regarding radiation efficiency; however, these limits consider theoretically ideal Hertzian dipoles. A semi-analytical model is used to evaluate the feasibility of previously determined fundamental bounds and the optimal dipole solution, both with respect to physical necessities of finite material conductivity and antenna size. This study uses a spherical model to represent a simplified in-body environment with various phantom compositions. Furthermore, the study focuses on implants operating within the Medical Implant Communication System (MICS) frequency band, but models and methods are not restricted to the considered frequency. The work contributes to the field of implantable antennas in several aspects; evaluating the feasibility of fundamental bounds, establishing more realistic performance limits, and determining the optimal dipole solution with respect to radiation efficiency. Other findings are presented in related areas, particularly concerning conductor loss and evaluation of the impedance for antennas inside a high-loss phantom. Moreover, the work presents a suggested method to measure electrically small magnetic dipole antennas. Methods and models are documented in a substantial theoretical derivation, and findings are verified using independent methods. Neglecting necessary antenna aspects like finite size and conductivity can lead to faulty conclusions on implant performance. Providing a more realistic performance target helps predict the performance of realistic antenna designs. Ultimately, increased knowledge of implanted antennas simplifies the design process to achieve high-performance implants. / Antennimplant används för att etablera en telemetrilänk som möjliggör trådlös dataöverföring, exempelvis användbart inom telemedicin och andra medicinska tillämpningar. Vattenbaserade kroppsmiljöer resulterar i kraftig absorption, vilket implicerar att signalstyrka samt strålningseffektivit blir utmanande men även centrala prestanda egenskaper för antennimplnatat. Det existerar fundamentala prestandabegränsningar för strålningseffektivitet, men dessa gränser är etablerade med hänsyn till teoretiskt ideala elementära dipoler. En semi-analytisk modell används för att utvärdera rimligheten av tidigare begränsningar samt den optimala dipolen, bägge med hänsyn till nödvändiga aspekter som ändlig konduktivitet och antennstorlek. Denna studie använder en sfärisk modell för att representera en simplifierad kroppslig miljö med olika vävnadskompositioner. Studien fokuserar på antennimplantat inom frekvensbandet dedikerat för Medical Implant Communication System (MICS) enheter, men modeller och metoder är typiskt inte begränsade inom omnämnt band. Arbetet bidrar till området för implanterbara antenner i flera aspekter; att utvärdera rimligheten av fundamentala gränser, fastställa mer realistiska prestandagränser samt bestämma den optimala dipolen med avseende på strålningseffektivitet. Andra resultat presenteras inom relaterade aspekter som metallförlust och utvärdering av en antenns last eller ingångs impedans inuti sfäriska och kroppsliga miljöer. Dessutom presenteras en metod för att mäta elektriskt små magnetiska dipoler. Metoder och modeller är dokumenterade eller demonstrerade via härledning, och centrala resultat har verifieras med oberoende metoder. Att förbise nödvändiga aspekter som ändlig storlek och konduktivitet kan leda till felaktiga slutsatser gällande prestanda. Däremot, att fastställa en mer realistisk gräns bidrar till att förutsäga prestandan i realistiska tillämpningar. I slutändan så resulterar ökad kunskap i en simplifierad designprocess som underlättar i strävan till att uppnå högpresterande antennimplantat.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-321673 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Algarp, Erik |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2022:602 |
Page generated in 0.0019 seconds