一种基于磁耦合感应的无源应答器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线通信领域，特别是一种基于磁耦合感应的无源应答器。
【背景技术】
[0002]随着物联网的普及，以及磁通信技术的发展，低频磁通信对信息网络的影响越来越大。低频磁通信是基于电磁感应原理，利用磁耦合技术让系统工作在磁感应近场区。它有极佳的磁穿透能力，可以穿透诸如水、水泥、塑料等一类非磁性材料。因此，多径衰落对磁感应通信没有影响。低频磁通信传输距离相对短，但可以精确的控制距离，非常适合某些近距离传输数据应用。而且其电路制作相对容易，成本低，低功耗，尤其在接收器一侧，还可通过磁耦合输送能量，实现无电源设计，对某些特定的应用十分有用。
[0003]利用电磁感应原理，通过磁耦合传输能量与信号，应答器利用电磁感应获取的能量工作。这样避免了铺设电缆、电缆维护带来的额外的费用，又克服了在复杂地理环境中，不方便铺设电缆的问题。因而具有广阔的应用前景。
[0004]常见的低频磁通信系统有RFID射频识别。当标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者由标签主动发送某一频率的信号，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。目前主要应用于汽车防盗、车辆管理和酒店门锁等系统中。人类正享受着低频磁通信技术所带来的巨大便利，对于低频磁通信技术应用的要求也在逐渐地增加。传统的低频磁通信系统的通信距离近，只有1cm左右。无法应用于1-2米的远距离场景。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是针对物联网技术的迅速发展，为了扩展磁通信技术的应用领域，解决磁感应通信距离近的问题，而提供一种基于磁耦合感应的、非接触式的、远距离无源应答器。该应答器能保证应答器模块工作可持续性，进而降低物联网磁通信在应用时的建设成本，且具有无源、无接口等优点。
[0006]实现本实用新型目的的技术方案是:
[0007]一种基于磁耦合感应无源应答器，由顺序连接的接收天线、电源模块、信号处理模块、信号放大模块和发射天线构成。
[0008]所述电源模块由与接收天线连接的整流滤波模块和与其顺序连接的储能模块、第一稳压模块、第二稳压模块组成，其中:第一稳压模块与信号放大模块连接；第二稳压模块与信号处理模块连接。
[0009]所述信号处理模块由单片机模块和与单片机模块连接的信号调制模块组成，单片机模块与第二稳压模块连接；
[0010]所述信号放大模块由功率放大器模块和与之相连的功放后级匹配及天线驱动电路组成，功放后级匹配及天线驱动电路与发射天线连接；
[0011]所述的信号调制模块是负责单片机信号的OOK调制；
[0012]所述的功率放大器模块是负责将调制后的OOK信号放大；
[0013]所述的功率放大器后级匹配及天线驱动电路让功率放大器的有效发射功率最大，减少电路损耗；
[0014]所述的整流滤波模块是将交流电变成直流电；
[0015]所述的稳压模块1，是将直流电压稳定在12V电压给所述功率放大器模块供电；
[0016]所述的稳压模块2，是将12V降到稳定的2.7V电压给所述单片机模块和所述信号调制模块供电。
[0017]所述储能设备是充电电池、电容等可充电的设备。
[0018]所述单片机模块的数据接口可空置或与传感器模块相连接。
[0019]所述的传感器模块包括温度传感器模块、湿度传感器模块等其它传感器模块。
[0020]本实用新型的有益效果为:本实用新型在信号传输上增加了功率放大器设计，从而提高了信号发射功率；在电源部分加入了储能设计和二级变压稳压设计，满足了整个系统的供电需求。本应答器结构简单，开发周期短，成本低，可靠性高；单片机留有数据接口，稍加改造可以加入传感器，使得应答器的应用范围更广。综上所述，因此实用新型了该模块，让通信距离提高到I米左右。对于有距离要求的场合有很大的应用价值。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型一种基于磁耦合感应无源应答器的结构框图。
[0022]1.接收天线2.整流滤波模块3.储能模块4.第一稳压模块5.第二稳压模块6.单片机模块7.信号调制模块8.功率放大器模块9.功放后级匹配及天线驱动电路10.发射天线。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合附图1进一步说明本实用新型的技术解决方案。
[0024]本实用新型运用单片机技术、无线通信技术和无线输电技术，将信号发射能量大大提高，通过标准的天线设计及其匹配电路设计，实现数据的远距离传输。
[0025]参照图1，本实用新型一种基于磁耦合感应无源应答器，由顺序连接的接收天线
1、电源模块、信号处理模块、信号放大模块和发射天线10构成，接收天线I将接收到的能量信号传递给电源模块，电源模块分别负责给信号处理模块和信号放大模块供电，信号放大模块连接着信号处理模块，将放大的信号传递给发射天线10。其中:
[0026]电源模块由与接收天线I连接的整流滤波模块2和与其顺序连接的储能模块3、第一稳压模块4、第二稳压模块5组成，第一稳压模块4与信号放大模块连接；第二稳压模块5与信号处理模块连接；整流滤波模块2将接收到的大功率交变能量信号转换成直流电源，储能模块3在储能的同时，给第一稳压模块4提供电能，第一稳压模块4将电压稳定到12V，给功率放大器模块8供电，第二稳压模块5连接着第一稳压模块4，将电压进一步降到
2.7V，给单片机模块6和信号调制模块7供电。
[0027]信号处理模块由单片机模块6和与单片机模块6连接的信号调制模块7组成，单片机模块6与第二稳压模块5连接；单片机采用超低功耗MSP430单片机，它是一种16位超低功耗、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器。电源电压采用的是1.8-3.6V电压。因而可使其在IMHz的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165 μ A左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1 μ Α。它的低功耗设计使得它在较低的电压范围既可以正常工作，因而降低了系统设计的复杂度。信号调制模块7选用吸收式开关芯片ADG901，它采用CMOS工艺制造的宽带开关，在最高至I GHz范围内具有高隔离、低插入损耗特性。电源1.65 V至2.75 V单电源，5 μΑ低功耗。单片机模块6与信号调制模块7相连，将原始信号调制成OOK信号。
[0028]信号放大模块由功率放大器模块8和与之相连的功放后级匹配及天线驱动电路9组成，功放后级匹配及天线驱动电路9与发射天线10连接；功率放大器模块8与信号调制模块7相连，将OOK调制信号能量放大，功放后级匹配及天线驱动电路9让放大后的信号能量损失最小的通过发射天线10发射。
[0029]以上对本实用新型的一种实施例进行了详细的说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的保护范围。凡依本实用新型申请范围所做的均等变化或改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种基于磁耦合感应的无源应答器，其特征是:由顺序连接的接收天线、电源模块、信号处理模块、信号放大模块和发射天线构成； 所述电源模块由与接收天线连接的整流滤波模块和与其顺序连接的储能模块、第一稳压模块、第二稳压模块组成，其中:第一稳压模块与信号放大模块连接；第二稳压模块与信号处理模块连接； 所述信号处理模块由单片机模块和与单片机模块连接的信号调制模块组成，单片机模块与第二稳压模块连接； 所述信号放大模块由功率放大器模块和与之相连的功放后级匹配及天线驱动电路组成，功放后级匹配及天线驱动电路与发射天线连接。
2.根据权利要求1所述的无源应答器，其特征是:所述储能设备为充电电池、电容或其它可充电的设备。
3.根据权利要求1所述的无源应答器，其特征是:所述单片机模块的数据接口可空置或与传感器模块相连接。
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于磁耦合感应无源应答器，由顺序连接的接收天线、电源模块、信号处理模块、信号放大模块和发射天线构成；接收天线将接收到的大功率交变能量信号传递给电源模块，电源模块将能量信号整流滤波存储，并进行二级降压稳压，分别给信号处理模块和信号放大模块供电，信号放大模块连接着信号处理模块，将放大的信号以最小的损失传输给发射天线进行数据发送。因其发射功率相对较大，因而提高了通信距离。本设计在相对较远距离的情况下，完成对应答器的供电及信号读取，从而实现低频磁通信在远距离特定场合下的应用。
【IPC分类】G06K17-00
【公开号】CN204314912
【申请号】CN201420808390
【发明人】赵峰, 刘筱明, 陈宏滨
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月19日