[发明专利]基于时间片轮询的单天线无源数据发射系统及其实现方法

说明书

本发明提供一种基于时间片轮询的单天线无源数据发射系统及其实现方法，该系统系统包括天线ANT，能量收集单元EC，能量管理单元EM，能量存储单元ES，计时器TIM，晶体振荡器XO，频率综合器FS，射频合成SYN，数字基带DB等部件；该系统复杂度和能耗低。

技术领域

本发明涉及电子通信系统领域，更具体地，涉及一种基于时间片轮询的单天线无源数据发射系统及其实现方法。

背景技术

从技术层面而言，物联网感知层用来感知客观物理世界，获取物理世界的信息量。客观世界的物理量多种多样，不可穷尽。不同的应用场景关心不同的物理量，因此对传感系统和应用系统也有多种多样的要求。背景要求不同，其硬件平台、软件系统和网络协议必然会有很大差别。但近年来的发展趋势表明，低功耗的数据上行传输模块，甚至完全依赖于环境中的射频无线电波信号作为能量来源，对于无线传感器网络的部署具有至关重要的意义。

传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。由于传感器节点个数多、成本要求低廉、分布区域广，而且部署区域环境复杂，有些区域甚至人员不能到达，所以传感器节点通过更换电池的方式来补充能源是不现实的。高效使用外界的无线电磁波所携带的能量来最大化网络生命周期，通过自动化和信息化实现无人值守具有重大的实用意义。

另一方面，传感器网络节点的数据流量绝大部分以上行为主，而当前的无线传感数据传输模，无论是底层芯片实现，还是协议传输层和应用层的软件部署往往以具备双向数据传输为基本条件。这为无源数据发射系统的控制逻辑优化了留下了巨大的潜在空间。首先，不需要部署复杂的信号接收电路和芯片，实现代价较小的同时功耗也较小；其次，不需要被动监听，仅在数据发射时激活相关电路，系统工作模式从被动变为主动，也可以在降低功耗上有所作为。

发明内容

本发明提供一种基于时间片轮询的单天线无源数据发射系统，该系统该系统复杂度和能耗低。

本发明的又一目的在于提供一种基于时间片轮询的单天线无源数据发射系统的实现方法。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种基于时间片轮询的单天线无源数据发射系统，包括天线ANT，能量收集单元EC，能量管理单元EM，能量存储单元ES，计时器TIM，晶体振荡器XO，频率综合器FS，射频合成器SYN，数字基带DB；所述天线阵列ANT与能量收集单元EC连接，能量收集单元EC还分别与能量管理单元EM和能量存储单元ES连接，能量管理单元EM还与计时器TIM连接，计时器TIM还分别与晶体振荡器XO和能量存储单元ES连接，晶体振荡器XO还与频率综合器FS连接，频率综合器FS还分别与射频合成器SYN和数字基带DB连接，数字基带DB还与射频合成器SYN连接，射频合成器SYN还与天线ANT连接；能量存储单元ES向计时器TIM、晶体振荡器XO、频率综合器FS、射频合成器SYN和数字基带DB系统能量。

进一步地，所述能量存储单元ES受计时器TIM的使能信号PSO控制；当PSO为关时，ES不再向数据发射的电路输送能量。

进一步地，所述晶体振荡器XO为有源形式，用于产生稳定的低频时钟，并为计时器TIM和频率综合器FS提供低频率的参考时钟CLKREF_LF。

进一步地，频率综合器FS根据输入的参考时钟CLKREF_LF生成高频的无偏斜时钟CLKREF_HF，并输入到射频合成器SYN和数字基带DB中。

进一步地，能量管理单元EM内置了稳压电路来保证能量存储单元ES输出稳定的电压信号，还向能量存储单元ES征询当前的能量存储状态S，如果S状态从未知变为阈值S_L，则能量管理单元EM控制TIM和XO的开启；以及当存储状态S低于阈值S_L时，进行计时器TIM和晶体振荡器XO的关断。

一种基于时间片轮询的单天线无源数据发射系统的实现方法，包括以下步骤：