一種基于磁耦合感應(yīng)的無源應(yīng)答器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無線通信領(lǐng)域，特別是一種基于磁耦合感應(yīng)的無源應(yīng)答器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及，以及磁通信技術(shù)的發(fā)展，低頻磁通信對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)的影響越來越大。低頻磁通信是基于電磁感應(yīng)原理，利用磁耦合技術(shù)讓系統(tǒng)工作在磁感應(yīng)近場區(qū)。它有極佳的磁穿透能力，可以穿透諸如水、水泥、塑料等一類非磁性材料。因此，多徑衰落對(duì)磁感應(yīng)通信沒有影響。低頻磁通信傳輸距離相對(duì)短，但可以精確的控制距離，非常適合某些近距離傳輸數(shù)據(jù)應(yīng)用。而且其電路制作相對(duì)容易，成本低，低功耗，尤其在接收器一側(cè)，還可通過磁耦合輸送能量，實(shí)現(xiàn)無電源設(shè)計(jì)，對(duì)某些特定的應(yīng)用十分有用。
[0003]利用電磁感應(yīng)原理，通過磁耦合傳輸能量與信號(hào)，應(yīng)答器利用電磁感應(yīng)獲取的能量工作。這樣避免了鋪設(shè)電纜、電纜維護(hù)帶來的額外的費(fèi)用，又克服了在復(fù)雜地理環(huán)境中，不方便鋪設(shè)電纜的問題。因而具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]常見的低頻磁通信系統(tǒng)有RFID射頻識(shí)別。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。目前主要應(yīng)用于汽車防盜、車輛管理和酒店門鎖等系統(tǒng)中。人類正享受著低頻磁通信技術(shù)所帶來的巨大便利，對(duì)于低頻磁通信技術(shù)應(yīng)用的要求也在逐漸地增加。傳統(tǒng)的低頻磁通信系統(tǒng)的通信距離近，只有1cm左右。無法應(yīng)用于1-2米的遠(yuǎn)距離場景。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，為了擴(kuò)展磁通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，解決磁感應(yīng)通信距離近的問題，而提供一種基于磁耦合感應(yīng)的、非接觸式的、遠(yuǎn)距離無源應(yīng)答器。該應(yīng)答器能保證應(yīng)答器模塊工作可持續(xù)性，進(jìn)而降低物聯(lián)網(wǎng)磁通信在應(yīng)用時(shí)的建設(shè)成本，且具有無源、無接口等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是:
[0007]一種基于磁耦合感應(yīng)無源應(yīng)答器，由順序連接的接收天線、電源模塊、信號(hào)處理模塊、信號(hào)放大模塊和發(fā)射天線構(gòu)成。
[0008]所述電源模塊由與接收天線連接的整流濾波模塊和與其順序連接的儲(chǔ)能模塊、第一穩(wěn)壓模塊、第二穩(wěn)壓模塊組成，其中:第一穩(wěn)壓模塊與信號(hào)放大模塊連接；第二穩(wěn)壓模塊與信號(hào)處理模塊連接。
[0009]所述信號(hào)處理模塊由單片機(jī)模塊和與單片機(jī)模塊連接的信號(hào)調(diào)制模塊組成，單片機(jī)模塊與第二穩(wěn)壓模塊連接；
[0010]所述信號(hào)放大模塊由功率放大器模塊和與之相連的功放后級(jí)匹配及天線驅(qū)動(dòng)電路組成，功放后級(jí)匹配及天線驅(qū)動(dòng)電路與發(fā)射天線連接；
[0011]所述的信號(hào)調(diào)制模塊是負(fù)責(zé)單片機(jī)信號(hào)的OOK調(diào)制；
[0012]所述的功率放大器模塊是負(fù)責(zé)將調(diào)制后的OOK信號(hào)放大；
[0013]所述的功率放大器后級(jí)匹配及天線驅(qū)動(dòng)電路讓功率放大器的有效發(fā)射功率最大，減少電路損耗；
[0014]所述的整流濾波模塊是將交流電變成直流電；
[0015]所述的穩(wěn)壓模塊1，是將直流電壓穩(wěn)定在12V電壓給所述功率放大器模塊供電；
[0016]所述的穩(wěn)壓模塊2，是將12V降到穩(wěn)定的2.7V電壓給所述單片機(jī)模塊和所述信號(hào)調(diào)制模塊供電。
[0017]所述儲(chǔ)能設(shè)備是充電電池、電容等可充電的設(shè)備。
[0018]所述單片機(jī)模塊的數(shù)據(jù)接口可空置或與傳感器模塊相連接。
[0019]所述的傳感器模塊包括溫度傳感器模塊、濕度傳感器模塊等其它傳感器模塊。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型在信號(hào)傳輸上增加了功率放大器設(shè)計(jì)，從而提高了信號(hào)發(fā)射功率；在電源部分加入了儲(chǔ)能設(shè)計(jì)和二級(jí)變壓穩(wěn)壓設(shè)計(jì)，滿足了整個(gè)系統(tǒng)的供電需求。本應(yīng)答器結(jié)構(gòu)簡單，開發(fā)周期短，成本低，可靠性高；單片機(jī)留有數(shù)據(jù)接口，稍加改造可以加入傳感器，使得應(yīng)答器的應(yīng)用范圍更廣。綜上所述，因此實(shí)用新型了該模塊，讓通信距離提高到I米左右。對(duì)于有距離要求的場合有很大的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型一種基于磁耦合感應(yīng)無源應(yīng)答器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]1.接收天線2.整流濾波模塊3.儲(chǔ)能模塊4.第一穩(wěn)壓模塊5.第二穩(wěn)壓模塊6.單片機(jī)模塊7.信號(hào)調(diào)制模塊8.功率放大器模塊9.功放后級(jí)匹配及天線驅(qū)動(dòng)電路10.發(fā)射天線。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。下面結(jié)合附圖1進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案。
[0024]本實(shí)用新型運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)、無線通信技術(shù)和無線輸電技術(shù)，將信號(hào)發(fā)射能量大大提高，通過標(biāo)準(zhǔn)的天線設(shè)計(jì)及其匹配電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。
[0025]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型一種基于磁耦合感應(yīng)無源應(yīng)答器，由順序連接的接收天線
1、電源模塊、信號(hào)處理模塊、信號(hào)放大模塊和發(fā)射天線10構(gòu)成，接收天線I將接收到的能量信號(hào)傳遞給電源模塊，電源模塊分別負(fù)責(zé)給信號(hào)處理模塊和信號(hào)放大模塊供電，信號(hào)放大模塊連接著信號(hào)處理模塊，將放大的信號(hào)傳遞給發(fā)射天線10。其中:
[0026]電源模塊由與接收天線I連接的整流濾波模塊2和與其順序連接的儲(chǔ)能模塊3、第一穩(wěn)壓模塊4、第二穩(wěn)壓模塊5組成，第一穩(wěn)壓模塊4與信號(hào)放大模塊連接；第二穩(wěn)壓模塊5與信號(hào)處理模塊連接；整流濾波模塊2將接收到的大功率交變能量信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電源，儲(chǔ)能模塊3在儲(chǔ)能的同時(shí)，給第一穩(wěn)壓模塊4提供電能，第一穩(wěn)壓模塊4將電壓穩(wěn)定到12V，給功率放大器模塊8供電，第二穩(wěn)壓模塊5連接著第一穩(wěn)壓模塊4，將電壓進(jìn)一步降到
2.7V，給單片機(jī)模塊6和信號(hào)調(diào)制模塊7供電。
[0027]信號(hào)處理模塊由單片機(jī)模塊6和與單片機(jī)模塊6連接的信號(hào)調(diào)制模塊7組成，單片機(jī)模塊6與第二穩(wěn)壓模塊5連接；單片機(jī)采用超低功耗MSP430單片機(jī)，它是一種16位超低功耗、具有精簡指令集(RISC)的混合信號(hào)處理器。電源電壓采用的是1.8-3.6V電壓。因而可使其在IMHz的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流最低會(huì)在165 μ A左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1 μ Α。它的低功耗設(shè)計(jì)使得它在較低的電壓范圍既可以正常工作，因而降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。信號(hào)調(diào)制模塊7選用吸收式開關(guān)芯片ADG901，它采用CMOS工藝制造的寬帶開關(guān)，在最高至I GHz范圍內(nèi)具有高隔離、低插入損耗特性。電源1.65 V至2.75 V單電源，5 μΑ低功耗。單片機(jī)模塊6與信號(hào)調(diào)制模塊7相連，將原始信號(hào)調(diào)制成OOK信號(hào)。
[0028]信號(hào)放大模塊由功率放大器模塊8和與之相連的功放后級(jí)匹配及天線驅(qū)動(dòng)電路9組成，功放后級(jí)匹配及天線驅(qū)動(dòng)電路9與發(fā)射天線10連接；功率放大器模塊8與信號(hào)調(diào)制模塊7相連，將OOK調(diào)制信號(hào)能量放大，功放后級(jí)匹配及天線驅(qū)動(dòng)電路9讓放大后的信號(hào)能量損失最小的通過發(fā)射天線10發(fā)射。
[0029]以上對(duì)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所做的均等變化或改進(jìn)等，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于磁耦合感應(yīng)的無源應(yīng)答器，其特征是:由順序連接的接收天線、電源模塊、信號(hào)處理模塊、信號(hào)放大模塊和發(fā)射天線構(gòu)成； 所述電源模塊由與接收天線連接的整流濾波模塊和與其順序連接的儲(chǔ)能模塊、第一穩(wěn)壓模塊、第二穩(wěn)壓模塊組成，其中:第一穩(wěn)壓模塊與信號(hào)放大模塊連接；第二穩(wěn)壓模塊與信號(hào)處理模塊連接； 所述信號(hào)處理模塊由單片機(jī)模塊和與單片機(jī)模塊連接的信號(hào)調(diào)制模塊組成，單片機(jī)模塊與第二穩(wěn)壓模塊連接； 所述信號(hào)放大模塊由功率放大器模塊和與之相連的功放后級(jí)匹配及天線驅(qū)動(dòng)電路組成，功放后級(jí)匹配及天線驅(qū)動(dòng)電路與發(fā)射天線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源應(yīng)答器，其特征是:所述儲(chǔ)能設(shè)備為充電電池、電容或其它可充電的設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源應(yīng)答器，其特征是:所述單片機(jī)模塊的數(shù)據(jù)接口可空置或與傳感器模塊相連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于磁耦合感應(yīng)無源應(yīng)答器，由順序連接的接收天線、電源模塊、信號(hào)處理模塊、信號(hào)放大模塊和發(fā)射天線構(gòu)成；接收天線將接收到的大功率交變能量信號(hào)傳遞給電源模塊，電源模塊將能量信號(hào)整流濾波存儲(chǔ)，并進(jìn)行二級(jí)降壓穩(wěn)壓，分別給信號(hào)處理模塊和信號(hào)放大模塊供電，信號(hào)放大模塊連接著信號(hào)處理模塊，將放大的信號(hào)以最小的損失傳輸給發(fā)射天線進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。因其發(fā)射功率相對(duì)較大，因而提高了通信距離。本設(shè)計(jì)在相對(duì)較遠(yuǎn)距離的情況下，完成對(duì)應(yīng)答器的供電及信號(hào)讀取，從而實(shí)現(xiàn)低頻磁通信在遠(yuǎn)距離特定場合下的應(yīng)用。
【IPC分類】G06K17-00
【公開號(hào)】CN204314912
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420808390
【發(fā)明人】趙峰, 劉筱明, 陳宏濱
【申請(qǐng)人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日