[发明专利]一种超低功耗无线无源温度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种超低功耗无线无源温度传感器，属于电子无线通信技术领域。

背景技术

温度是一个和人们生活环境密切相关物理量，也是在其他研究、生产、科研、生活中需要测量和控制的物理量，同时也是最基本的环境参数。人们的生活与坏境温度息息相关，物理、化学、生物等科学都离不开温度。像太阳能热水器、电力、石油、农业大棚经常需要对环境温度进行检测，并根据实际的要求对温度进行控制。例如，许多太阳能热水器中，需要通过温度检测来控制其水泵运作；在农业大棚中，通过温度检测来判断是否合适农作物种植与生长；许多电子设备都有额定温度单位，没有合适的温度会使电子产品造成故障。

国内外大多数的温度实时监测采用的是有线传感器，但由于有线传感器的布线结构复杂，安装成本高且周期长，后期维护成本也甚高，这些都限制了此类监测技术的大规模应用。现有的无线传感器都采用无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）节点技术，工作于有源模式，而且，有些场合需要将WSN节点植入待测物体中，导致后期无法更换电池，因此，温度监测迫切需要一种具有寿命长、成本低、能快速定位特点的无线现场监测方式。

随着科学技术的发展，低成本无源无线传感器设计成为可能。相比于现有的WSN节点技术，无源传感器的无线传输距离短，速率低，这就大大限制了其应用范围。但是基于雷达反向散射调制原理的反向散射调制技术具有零功耗调制、电路结构简单和功耗低等特点，增加了无源传感器的无线传输距离，提高了传输速率。因此，无源传感标签尤其适合构建长期的，大规模应用的温度实时监测系统。

发明内容

本发明的目的是，为了解决现有温度监测存在的问题，提出一种超低功耗无线无源温度传感器。

实现本发明的技术方案如下：一种超低功耗无线无源温度传感器。包括通信天线、取能天线、温度频率转换模块、频率数字转换模块和反向散射调制器。

所述取能天线的输出端接电源管理模块的输入端；电源管理模块的输出端接频率数字转换模块的输入端；温度频率转换模块的输出端接频率数字转换模块的输入端；频率数字转换模块的输出端接反向散射调制器的输入端；反向散射调制器的输出端接通信天线。

所述电源管理模块，包括取能天线、倍压整流电路和稳压电路；取能天线捕获空间中的无线电磁波并将其送入倍压整流电路；倍压整流电路将得到的交流电信号转换为直流电压输入到稳压器中，继而为其他电路提供稳定的直流电压。所述取能天线捕获空间中的电磁波用于为电源管理模块提供能量。

所述频率-数字转换，用于将接收到的受温度控制的频率信号转换为相应的数字信号。

所述通信天线，用于接收无线信号和发送反向散射调制信号。

所述温度传感器用于测量当前温度值并转换为频率值输出。

所述频率数字转换用于将接收到的温度频率信号转换为数字信号。

所述反向散射调制器，用于控制器输出信号的反向散射调制；所述反向散射调制器基于雷达反向散射调制原理，具有零功耗调制、电路结构简单和功耗低的特点。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用取能天线的方式为整体电路提供电能，无需内置电源，解决了后期无法更换电池的困难，大大降低了制造成本和后期维护费用；反向散射调制器基于雷达反向散射原理，具有零功耗调制，电路结构简单的特点。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的具体实施例结构示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如图1和图2所示。

本实施例一种超低功耗无线无源温度传感器包括通信天线、电源管理模块、时钟发生器、计数器、压控振荡器、GW50温度传感器和ASK反向散射调制器。电源管理模块的输出端接计数器、ASK反向散射调制器和GW50温度传感器的输入端；时钟发生器和压控振荡器的输出端与计数器的输入端相连；GW50温度传感器输出端和压控振荡器的输入端相连；计数器输出端和ASK反向散射调制器的输入端相连；ASK反向散射调制器的输出端和通信天线相连。

所述电源管理模块包括取能天线、倍压整流电路和稳压电路：取能天线的输出端接倍压整流电路的输入端；倍压整流电路的输出端接稳压器的输入端。

所述电源管理模块为整体电路提供稳定的直流电压。其中取能天线用来捕获空间中的无线电磁波并将其送入倍压整流电路；倍压整流电路将得到的交流电信号转换为直流电压输入到稳压器中，继而为其他电路提供稳定的直流电压。