组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
体内通信信道特性（Intra-body communication channel characteristics）、高速数据链路（10 Mbps EF IBC links）；样品基质：人体组织/人体信道。
检测原理
EF IBC将数字调制信号通过一个接触电极注入导电人体，另一电极浮地，并通过寄生耦合到地形成回传路径，从而构成人体前向路径与寄生回传路径组成的信道。人体组织对信号产生频率相关衰减，形成约42 MHz的带通低损耗窗口。接收端电极感应电场信号，经放大、解调和矢量信号分析恢复数据。信号质量由衰减、噪声和失真共同决定：接收功率低于-30 dBm时，信道以近似白噪声和高斯噪声为主，可视为AWGN信道；高于-30 dBm时，非平坦衰减引起的信号相关码间干扰失真占主导。系统采用BPSK、QPSK和16QAM实现10 Mbps链路，通过选择低损耗频率和调制方式降低所需发射功率。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
实验表明，EF IBC信道具有带通衰减特性，中心频率约42 MHz，最低衰减约-17 dB；10–100 MHz范围内噪声近似白噪声，星座图显示噪声近似高斯分布。当接收功率低于-30 dBm时信道近似AWGN，高于-30 dBm时失真主导。10 Mbps链路在BER=10^-3时，BPSK、QPSK、16QAM最小发射功率分别为-21.5、-22.2、-14.0 dBm；BER=10^-6时分别为-16.8、-17.8、-10.3 dBm。所需发射功率仅为3类蓝牙发射功率的0.5%–10%。与主要面向ECG、血压、血氧等低速率数据的EM IBC相比，EF IBC将数据率从kbps提升至10 Mbps，作者认为其可满足便携、可穿戴和植入式生物医学传感器的低功耗高速通信需求。
传感器的构成
- 不适用：本文未报道生物传感器结构。
- 通信发射端：生物医学传感器内置TX，将传感数据调制后注入人体电场信道。
- 人体信道：导电人体前向路径与寄生回传路径，承担信号传输。
- 接收端：手表等接收设备内置RX，采集不同传感器数据并经3G网络上传。
- 测量电极：铜箔电极/微带线/SMA连接器，用于连接VNA或信号源与人体。
- 平衡变压器：Mini-Circuits FTB-1-1 A15，隔离VNA端口地，保持浮地回传路径。
中文摘要
体内通信（IBC）利用导电人体作为数据交换信道。随着生物传感器研究向便携、可穿戴和植入式方向发展，IBC在个人健康护理中具有显著应用潜力。以往IBC研究主要关注电磁（EM）IBC方案，其数据率通常仅为kbps量级。本文系统研究了电场（EF）IBC方案，该方案可实现10 Mbps数据率。作者对用于IBC应用的人体信道进行了全面测量与分析，包括信道衰减、噪声和失真，并测试了采用不同调制方案的高速EF IBC链路，同时测量了不同链路的最小发射功率。结果表明，EF IBC信道呈带通特性，低损耗窗口位于约42 MHz；当接收功率低于-30 dBm时，信道近似为加性高斯白噪声信道。对于10 Mbps链路，在误码率为10^-3时，BPSK、QPSK和16QAM所需最小发射功率分别为-21.5 dBm、-22.2 dBm和-14.0 dBm；在误码率为10^-6时分别为-16.8 dBm、-17.8 dBm和-10.3 dBm。
英文摘要
Intra-body communication (IBC) uses the conductive human body as the communication channel for data exchange. As the bio-sensor research is moving towards portable, wearable and implantable designs, IBC has significant potential applications for personal health care. Previous IBC research mainly focused on the electromagnetic (EM) IBC scheme, which resulted in low data rate (kbps). In this paper, we systematically studied the electric field (EF) IBC scheme, which enables 10Mbps data rate. The human body channel is thoroughly measured with attenuation, noise and distortion for the IBC application. High speed EF IBC links are tested with various modulation schemes. The minimum transmission power of different links is measured.