本发明涉及无线电能传输、通信技术领域，特别涉及一种应用于微芯片通信的通信系统及方法。
背景技术：
bmi(brain-machineinterface，脑机交互)技术是指，如图1所示：将微芯片(chiplet)植入生命体体内(尤其是cortex)。这些微型芯片可以对生物体内成千上万的神经细胞信息进行采集、处理、识别。而近场(nearfield)wpt(wirelesspowertransmission，无线电能传输系统)将给这些chiplet发出信号、提供能量(图1)。具体过程分为阶段6个阶段：电能馈入发射端transmitter；经过中继relay耦合到每个chiplet；每个chiplet将搜集到的周边神经信息反馈给transmitter；再交由电脑处理：解调出基带信号；识别出相应信息；控制机器。该技术可以很好地帮助残障人士恢复正常生活。
其中，近场wpt系统：transmitter和relay是至关重要的两个设备。相关技术的线圈(方形、圆形、螺旋形)的场型单一，如图2所示，该系统只适合为平行于relay放置的芯片供电。芯片的结构、排放方式是多样的，对于垂直relay放置的针形芯片，该wpt系统则无法正常工作。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种应用于微芯片通信的通信系统，该系统可以对垂直方向放置的芯片进行馈电，有效提高了通信的可靠性。
本发明的另一个目的在于提出一种应用于微芯片通信的通信方法。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种应用于微芯片通信的通信系统，包括：环形发射端，用于给微芯片无线供电、接收微芯片发送的周边神经细胞信息；多个超材料中继，用于旋转磁耦合的场方向至预设角度，以对垂直或平行于通信系统的微芯片进行馈电；探测线圈连接微芯片，探测线圈沿场方向的y方向设置，且探测线圈具有端口，用来获得发送线圈提供的能量、发送周边神经细胞信息。
本发明实施例的应用于微芯片通信的通信系统，可以通过超材料中继旋转磁耦合的场方向，从而可以对垂直方向放置的芯片进行馈电，有效提高了通信的可靠性。
另外，根据本发明上述实施例的应用于微芯片通信的通信系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述预设角度可以为90°。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多个超材料中继还用于在所述微芯片垂直所述超材料中继方向放置时，旋转磁耦合的场方向90°，以对所述微芯片进行馈电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多个超材料中继具有多个超材料单元，以改变电磁场上的分布、方向、极化，以对垂直或平行于通信系统的所述微芯片进行馈电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，电能馈入所述环形发射端，并通过所述多个超材料中继耦合到所述微芯片。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种应用于微芯片通信的通信方法，包括以下步骤：旋转磁耦合的场方向至预设角度，以对垂直或平行于通信系统的所述微芯片进行馈电；接收所述周边神经细胞信息，并发送微芯片采集的周边神经细胞信息。
本发明实施例的应用于微芯片通信的通信方法，可以通过超材料中继旋转磁耦合的场方向，从而可以对垂直方向放置的芯片进行馈电，有效提高了通信的可靠性。
另外，根据本发明上述实施例的应用于微芯片通信的通信方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述预设角度可以为90°。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述微芯片垂直所述超材料中继方向放置时，旋转磁耦合的场方向90°，以对所述微芯片进行馈电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，改变电磁场上的分布、方向、极化，以对垂直或平行于通信系统的所述微芯片进行馈电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，电能馈入发射端，并通过中继耦合到所述微芯片。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为相关技术的脑机接口示意图；
图2为相关技术的磁耦合系统场分布；
图3为根据本发明一个实施例的应用于微芯片通信的通信系统的结构示意图；
图4为根据本发明一个实施例的超材料中继的结构示意图；
图5为根据本发明一个实施例的最终效果图；
图6为根据本发明一个实施例的应用于微芯片通信的通信方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的应用于微芯片通信的通信系统及方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的应用于微芯片通信的通信系统。
图3是本发明一个实施例的应用于微芯片通信的通信系统的结构示意图。
如图3所示，该应用于微芯片通信的通信系统10包括：环形发射端100、多个超材料中继200和探测线圈300。
其中，环形发射端100用于给微芯片无线供电和接收微芯片采集到的神经信。多个超材料中继200用于旋转磁耦合的场方向至预设角度，以对垂直或平行于通信系统的微芯片进行馈电。探测线圈300与微芯片相连，并沿场方向的y方向设置，且探测线圈具有端口，用以接收发射端无线电能、发送搜集到的神经信息。本发明实施例的系统10可以通过超材料中继旋转磁耦合的场方向，从而可以对垂直方向放置的芯片进行馈电，有效提高了通信的可靠性。
进一步地，在本发明的一个实施例中，预设角度为90°。
进一步地，在本发明的一个实施例中，多个超材料中继还用于在微芯片垂直超材料中继方向放置时，旋转磁耦合的场方向90°，以对微芯片进行馈电。
可以理解的是，超材料中继(metamaterialrelay)。超材料在改变电磁场上的分布、方向、极化等方面有着显著的功效。合理设计的超材料，可以将图2中的场方向旋转90°，从而对垂直方向放置的芯片进行馈电，并且搜集到微芯片发出的信息。
进一步地，在本发明的一个实施例中，多个超材料中继具有多个超材料单元，以改变电磁场上的分布、方向、极化，以对垂直或平行于通信系统的微芯片进行馈电。
具体而言，如图4所示，z＝d处为普通的环形transmitter，z＝0处为超材料relay。超材料单元为srrs，空间介质设置为真空。设计变量如下：srrs半径r(mm)，srrs的gap大小h(mm)，srrs的朝向θ(i,j)(deg)，srrs的x方向间距xx(mm)，y方向间距yy(mm)，srrs与transmitter的间距d(mm)。其中超材料的单元个数可以自行确定，推荐在100-300个，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限制。
本发明实施例利用基于fem(finiteelementmethod，有限单元法)算法软件(hfss)对其结构进行优化。优化方式如下：
(1)如图3所示，正下方添加一个沿z方向放置的探测线圈一个，并加上端口。
(2)仿真输出参量里面定义transmitter电感
(3)输出变量中：定义功率传递效率(获得功率/信号功率)
(4)对设计变量进行优化，使得pte(pathterminatingelement，路径端接设备)达到最大。此时的物理意义表明这个地方的磁场横向分量达到最大。一般而言，对该系统的优化非常耗时间，需要用大型服务器辅助完成相应计算。
进一步地，在本发明的一个实施例中，电能馈入环形发射端，并通过多个超材料中继耦合到微芯片。
综上，经过一定程度优化，横向磁场分量可以显著提升，相较于传统的环形relay，pte提升量级达到20db。如果采用超大服务器进行计算，可以达到理想结果如图5所示。
根据本发明实施例提出的应用于微芯片通信的通信系统，可以通过超材料中继旋转磁耦合的场方向，从而可以对垂直方向放置的芯片进行馈电，有效提高了通信的可靠性。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的应用于微芯片通信的通信方法。
图6是本发明一个实施例的应用于微芯片通信的通信方法的流程图。
如图6所示，该应用于微芯片通信的通信方法包括：
在步骤s601中，旋转磁耦合的场方向至预设角度，以对垂直或平行于通信系统的微芯片进行馈电。
在步骤s602中，接收周边神经细胞信息，并发送微芯片采集的周边神经细胞信息。
进一步地，在本发明的一个实施例中，预设角度可以为90°。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在微芯片垂直超材料中继方向放置时，旋转磁耦合的场方向90°，以对微芯片进行馈电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，改变电磁场上的分布、方向、极化，以对垂直或平行于通信系统的微芯片进行馈电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，电能馈入发射端，并通过中继耦合到微芯片。
需要说明的是，前述对应用于微芯片通信的通信系统实施例的解释说明也适用于该实施例的应用于微芯片通信的通信方法，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的应用于微芯片通信的通信方法，可以通过超材料中继旋转磁耦合的场方向，从而可以对垂直方向放置的芯片进行馈电，有效提高了通信的可靠性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。