A Low Power On-Chip Class-E Power Amplifier For Remotely Powered Implantable Sensor Systems

This paper presents a low power fully integrated class-E power amplifier and its integration with remotely powered sensor system. The class-E power amplifier is suitable solution for low-power applications due to its high power efficiency. However, the required high inductance values which make the on-chip integration of the power amplifier difficult. The designed power amplifier is fully integrated in the remotely powered sensor system and fabricated in 0.18 mu m CMOS process. The power is transferred to the implantable sensor system at 13.56 MHz by using an inductively coupled remote powering link. The induced AC voltage on the implant coil is converted into a DC voltage by a passive full-wave rectifier. A voltage regulator is used to suppress the ripples and create a clean and stable 1.8 V supply voltage for the sensor and communication blocks. The data collected from the sensors is transmitted by on-off keying modulated low-power transmitter at 1.2 GHz frequency. The transmitter is composed of a LC tank oscillator and a fully on-chip class-E power amplifier. An additional output network is used for the power amplifier which makes the integration of the power amplifier fully on-chip. The integrated power amplifier with 0.2 V supply voltage has a drain efficiency of 31.5% at -10 dBm output power for 50 Omega load. The measurement results verify the functionality of the power amplifier and the remotely powered implantable sensor system. The data communication is also verified by using a commercial 50 Omega chip antenna and has 600 kbps data rate at 1 m communication distance

A Low-Power PPM Demodulator for Remotely Powered Batteryless Implantable Devices

A low-power PPM demodulator has been developed for remotely powered batteryless implantable devices. The required power is harvested by the magnetic coupling with external powering coils placed under the living space of the animal. The remote powering is turned off only 1% of a bit duration during data transmission. The PPM demodulator consumes only 22.7 mu W at 1.8 V and has 5.55 kb/s data rate. Entire system and basic blocks integrated using a 0.18 mu m CMOS technology are presented. Experimental results show the effectiveness of the PPM demodulator and the communication system

Intelligent cage for remotely powered freely moving animal telemetry systems

Grundsätzlich ist für die nachhaltige Nutzung einer Lagerstätte die Kenntnis der Geologie von signifikanter Bedeutung. Unter Einbeziehung und Aufbereitung vielfältiger Eingangsdaten wurde erstmals eine komplexe geologische Interpretation des Werra-Kaligebietes vorgelegt, die sowohl das Suprasalinar und Salinar als auch das Subsalinar umfasst. Mit Hilfe eines eigens zu diesem Zweck erstellten 3D-Strukturmodells wurden Untersuchungen zu Auswirkungen struktureller und geologischer Merkmale auf wesentliche Eigenschaften der Lagerstätte durchgeführt. So erfolgte u. a. die Analyse der Verteilung der Wertstoffgehalte der sich im Abbau befindlichen Kaliflöze im Hinblick auf das 3D-Strukturmodell. Auch wurden die Häufigkeit, die räumliche Verteilung und die Größe von Gasereignissen im Kontext zur geologischen Entwicklung des Werra-Kaligebietes untersucht. Die vorgelegte Dissertation stellt einen Beitrag zur Erforschung der Beckenentwicklung dar und ermöglicht eine Übertragung gewonnener Erkenntnisse auf zukünftige Abbaubereiche der Lagerstätte.:Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 2 Präzisierung der Aufgabenstellung 3 Wissenschaftlicher Kenntnisstand zum Werra-Kaligebiet 3.1 Geographische und topographische Situation 3.2 Regionalgeologischer Rahmen 3.2.1 Paläogeographie 3.2.2 Tektonische Einordnung und Entwicklung 3.2.3 Strukturinventar von Subsalinar, Salinar und Suprasalinar im Werra- Kaligebiet 3.2.3.1 Tektonische Erscheinungsformen im Subsalinar 3.2.3.2 Tektonische Erscheinungsformen im Salinar 3.2.3.3 Tektonische Erscheinungsformen im Suprasalinar 3.3 Stratigraphische Gliederung 3.3.1 Präzechstein 3.3.2 Zechstein 3.3.3 Postzechstein 4 Eingangsdaten und methodische Vorgehensweise 4.1 Arbeitsvorbereitung und Datenaufbereitung 4.1.1 Digitales Geländemodell 4.1.2 Geologische Karten 4.1.3 Bohrungsdaten aus Tagesbohrungen 4.1.4 Grubenrissliche Unterlagen 4.1.4.1 Bohrungsdaten aus Untertagebohrungen 4.1.4.2 Fazies- und Strukturdaten 4.1.4.3 Vulkanitvorkommen 4.1.4.4 Gasereignisse 4.1.4.5 Wertstoffgehalte 4.1.5 Georadardaten 4.1.6 Seismikdaten 4.1.7 Geomagnetik 4.1.8 Gravimetrie 4.2 Eingangsdaten und Geomodellierung 4.2.1 Definition Modellraum und stratigraphische Tabelle 4.2.2 Eingangsdaten und Erstellung Störungen 4.2.3 Eingangsdaten und Erstellung der Horizonte 5 Ergebnisse 5.1 Ergebnis der geologischen Modellierung 5.2 Güte des 3D-Strukturmodells 5.3 Auswertung des 3D-Strukturmodells 5.3.1 Isobathenpläne ausgewählter stratigraphischer Horizonte 5.3.2 Isopachenpläne ausgewählter stratigraphischer Abschnitte 5.3.3 Geologische Profile 5.3.4 Fazieskarten und Störungszonen 5.3.5 Ergebnisse zu Wertstoffgehalten 5.3.6 Ergebnisse zu Gasereignissen und Vulkanitvorkommen 5.3.6.1 Häufigkeit der Gasereignisse 5.3.6.2 Größe der Gas-Salz-Ausbrüche 5.3.6.3 Beziehungen der Häufigkeit von Gasereignissen, der Größe von Gas-Salz- Ausbrüchen, der Fazies und der Eigenschaften der Vulkanite 6 Diskussion der Ergebnisse 6.1 Ableitung zur Senkungsentwicklung des Arbeitsgebietes 6.2 Differenzierte geologische Entwicklung des Arbeitsgebietes unter Berücksichtigung einzelner Strukturelemente 6.2.1 Beginn des Zechstein 6.2.2 Verlauf Zechstein 6.2.3 Trias 6.2.4 Jura und Kreide 6.2.5 Tertiär 6.3 Fazielle Ausbildung der Kaliflöze in Bezug zu der geologischen Entwicklung des Arbeitsgebietes 6.4 Wertstoffverteilung der Kaliflöze im Hinblick auf die geologische Entwicklung des Arbeitsgebietes 6.5 Gasimprägnationen 6.6 Auswirkungen und Übertragbarkeit der Ergebnisse 7 Zusammenfassung 8 Fazit und Ausblic

A Remotely Powered Implantable Biomedical System With Location Detector

An universal remote powering and communication system is presented for the implantable medical devices. The system be interfaced with different sensors or actuators. A mobile external unit controls the operation of the implantable chip and reads the sensor's data. A locator system is proposed to align the mobile unit with the implant unit for the efficient magnetic power transfer. The location of the implant is detected with 6 mm resolution from the rectified voltage level at the implanted side. The rectified voltage level is fedback to the mobile unit to adjust the magnetic field strength and maximize the efficiency of the remote powering system. The sensor's data are transmitted by using a free running oscillator modulated with on-off key scheme. To tolerate large data carrier drifts, a custom designed receiver is implemented for the mobile unit. The circuits have been fabricated in 0.18 um CMOS technology. The remote powering link is optimized to deliver power at 13.56 MHz. On chip voltage regulator creates 1.8 V from a 0.9 V reference voltage to supply the sensor/actuator blocks. The implantable chip dissipates 595 mu W and requires 1.48 V for start up

Short range remote powering of implanted electronics for freely moving animals

An implantable system for monitoring vital parameters via bio-sensors inside freely moving laboratory animals and its powering system are presented. The required 2 mW are harvested by the magnetic coupling with an external coil placed under the living space of the animal. The servo X-Y rails move the external coil and track the animal. Dynamic power-adaptation keeps the harvested power level constant against misalignments of transmitting coil and moving animal. Entire system and basic blocks integrated using a 0.18 um CMOS technology are presented. Experimental results show the effectiveness of the powering system