[发明专利]一种无源传感器、无源传感器系统以及工作方法

说明书

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种无源传感器、无源传感器系统以及工作方法。一种无源传感器，包括天线模块、第一射频开关阵列、阻抗匹配网络、第二射频开关阵列、数据收集模块、能量收集模块、数据发射模块、能量存储单元、单片机、保护电路模块和传感模块。一种无源传感器系统，包括上述无源传感器和用户终端，用于户终端用发出射频信号以及与无源传感器进行数据通信。本发明一种无源传感器，通过传感器自带的射频能量收集单元，传感器能够自主地从环境中或者特定的射频能量源中收集射频能量，不需要有线充电模块，实现了人体传感器的“无线充电”，省去了传统人体传感器中的拆卸电池并重新充电的步骤，大大增加了人体传感器的安全性。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种无源传感器、无源传感器系统以及工作方法。

背景技术

现代医学研究应用了不少的生物体或人体植入传感器，这些传感器大多被植入到生物体或人体中，来对生物体或人体生理特征进行实时监测。这对于生物医疗、疾病检测、预防和诊断等领域的研究具有重要的意义。

传感器通常会用特殊的方式把生物信息转化成易于测量和储存的电信号(模拟电信号或数字电信号)，并以无线通信的方式向外传送至相对应的终端。有时由于传送的数据总量和数据速率较大，消耗的能量也比较大。现有的人体传感器通常拥有一个独立的电池模块给传感器供电。该电池模块一般能够维持传感器几年工作的电量需求，当电池的电消耗完，人体传感器就会通过手术的方式被拆卸出来，重新充电，并重新植入体内。

毫无疑问，这种把传感器拆卸下来进行充电的方法不但效率低而且很不方便，因此，研制一种更有效的供能方式，是当今科学界面临的一个重要难题。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种无源传感器，该传感器结构能够从特定的射频信号源收集射频能量，收集到的射频能量被存储起来，用于给传感器的正常工作提供能量。该结构不需要有线充电模块，实现了人体传感器的“无线充电”，亦即人体传感器的无源化。该结构中包含了多组的射频开关阵列，目的是使传感器在工作的时候能够切换于多种模式中，从而实现传感器的多功能。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种无源传感器，其特殊之处在于：

包括天线模块、第一射频开关阵列、阻抗匹配网络、第二射频开关阵列、数据收集模块、能量收集模块、数据发射模块、能量存储单元、单片机、保护电路模块和传感模块；

所述天线模块通过第一射频开关阵列与阻抗匹配网络的一端进行连接或断开；阻抗匹配网络的另一端通过第二射频开关阵列分别与数据收集模块、能量收集模块、数据发射模块的一端连接或断开；数据收集模块、能量收集模块、数据发射模块的另一端分别与能量存储单元连接；单片机及保护电路模块分别与第一射频开关阵列、第二射频开关阵列、数据收集模块、数据发射模块、能量存储单元连接；

所述天线模块用于收集射频能量以及进行数据通信；

所述阻抗匹配网络用于减少射频信号的反射，这样能够增大系统收集到的射频能量，同时也能增强接收的数据信号；

所述数据收集模块用于提取天线收集到的射频信号中所携带的数据(亦即“模拟电信号”或者“数字电信号”)，把它们统一转换成便于存储的数字信号并存储到单片机中；

所述能量收集模块用于把射频电信号转换成直流电压，该直流电压会对能量存储单元进行充电，从而把能量存储在能量存储单元中；

所述数据发射模块用于把需要发射的数据调制到高频载波中，形成高频模拟信号；该高频模拟信号经过第二开关阵列、阻抗匹配网络和第一开关阵列后到达天线模块，准备向外发送；

所述能量存储单元模块用于存储收集到的能量，并给整个无源传感器供应能量；

所述单片机用于控制无源传感器的运行；保护电路模块用于对整个无源传感器进行监控和保护。