一种基于蓝牙的互联网终端的制作方法

本实用新型属于互联网通讯技术领域，尤其涉及一种基于蓝牙的互联网终端。

背景技术：

蓝牙是一种无线数据传输的开放式标准。虽然蓝牙的可靠传输距离较短，但是其能简化移动通信终端之间以及移动通信终端与因特网之间的通信，并且成本较低，因而其在移动终端上获得了较为广泛的应用，特别是在一些要求低功耗、硬件简单的移动通信终端上，例如笔记本电脑、PDA、移动电话等等。

现有的蓝牙终端主要做为智能手机的配件，可以为用户提供包括通话和音乐播放的功能，其本质是与手机相互通信的一种装置。上述蓝牙终端主要通过双色OLED屏和单个的按键实现一些简单的人机交互，例如拨打电话、控制音乐的播放和停止。这种蓝牙终端不能满足功能日益丰富的智能终端的需求，所以应用和普及受到限制。

综上所述，现有的蓝牙的互联网终端在外界能量较小时，即被能量收集器收集的能量不足以驱动传感器，整个系统便会瘫痪，出现不可预知的后果；而且现有的蓝牙的互联网终端传输距离较短，功能单一。

技术实现要素：

为解决上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于蓝牙的互联网终端。

本实用新型是这样实现的，一种基于蓝牙的互联网终端，所述基于蓝牙的互联网终端设置有用于接收蓝牙射频信号的超材料阵列天线；所述超材料阵列天线通过信号线连接传感器工作电路；所述传感器工作电路通过信号线与信号控制电路连接；所述信号控制电路通过信号线与蓝牙模块接口连接；所述蓝牙模块接口通过信号线与MCU控制器连接。

进一步，所述超材料阵列天线为超材料的开口谐振环；所述射频能量收集器超材料阵列天线的基底铺设有聚四氟乙烯玻璃纤维增强材料层；所述开口谐振环表面镀有金材料层。

进一步，所述传感器工作电路由Pierce震荡电路和驱动及匹配电路组成；所述Pierce震荡电路由增益放大器U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C6、电容C7、声表面波传感器SAW、电感L4组成；所述驱动及匹配电路由功率放大器U2、电感L3及C5组成；

所述声表面波传感器SAW用于传感，将压力物理信号转换为振荡的电信号；

增益放大器U1用于增益放大；电阻R4、R5和R6用于调节放大器的静态工作点，使得U1处于放大工作状态；电感L4用于提高振荡电路的频率稳定性；Vin为振荡电路的电源电压；声表面波谐振器SAW一方面与C6、C7两电容构成π型网络形式的带通滤波器，另一方面，在谐振器共振频率上，提供180度相移，从而使得Pierce振荡电路满足幅度平衡和相位平衡振荡的两个条件，进而整个振荡电路振荡起来；

所述驱动及匹配电路用于将传感信号传播至信号控制电路；功率放大器U2组成驱动模块；电感L3及C5组成匹配电路，用于将信号控制电路的阻抗与放大器的阻抗相匹配。

进一步，所述信号控制电路包括：射频滤波器M1；所述射频滤波器M1通过导线连接低噪声前置放大器G1；所述噪声前置放大器G1通过信号线连接零中频接收器Max7033；所述零中频接收器Max7033由下变频器J1、下变频器J2、片上滤波器M2、片上滤波器M3及低噪声放大器G2、放大器G3组成；所述噪声前置放大器G1通过信号线依次连接下变频器J1、J2；，所述下变频器J2通过信号线依次与片上高阶低频滤波器M2、片上滤波器M3连接；所述片上滤波器M3通过信号线与放大器G2、放大器G3连接；所述放大器G3通过信号线与AD转换器连接；所述AD转换器通过信号线与微处理器连接。

进一步，所述基于蓝牙的互联网还包括：打印机、壳体、音箱、键盘、操作面板、液晶显示屏；

壳体内部设有MCU控制器，MCU控制器分别与打印机和音箱电气连接；壳体上表面设有操作面板，操作面板上设有液晶显示屏和键盘；所述超材料阵列天线镶嵌在壳体外部；传感器工作电路和信号控制电路均集成在壳体内部；所述蓝牙模块接口镶嵌在壳体外部。

进一步，所述MCU控制器可通过蓝牙模块接口与智能移动设备无线连接；所述智能移动设备为智能手机或平板电脑；所述壳体一侧设有打印机出纸孔；所述蓝牙模块接口内置有用于实现语音、数据传输的蓝牙芯片。

利用本实用新型的技术方案制作的基于蓝牙的互联网终端，通过无线控制方式，方便人员进行远程操作，进行音乐播放、实现扬声和打印功能，有效消除了互联网终端与操作者的距离障碍，实用性强。

本实用新型当射频信号发射源与天线的距离较远时，普通天线的能量收集效率不高。而采用超材料的开口谐振环，作为能量收集单元，单位面积的收集效率更高。(超材料(meta-material)是具有奇异电磁特性的人工材料，一般由远小于波长的结构单元周期性排列构成，如同时具有负折射率和负磁导率的左手材料。)该天线的基底可采用聚四氟乙烯玻璃纤维增强材料Rogers Duroid RT5880。开口谐振环可采用金(Au)作为材料。

通过实验证明，在开口谐振环的开口处的电场较强，可以从此处采集电能，并且是2-50倍。使互联网终端传输距离更远；本实用新型在外界能量匮乏工况下通过传感器工作电路工作与信号控制电路主动唤醒传感器，消除系统瘫痪的风险，使互联网终端实用性更强。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的基于蓝牙的互联网终端结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的超材料阵列天线排列示意图；

图3是本实用新型实施例提供的传感器工作电路图；

图4是本实用新型实施例提供的信号控制电路图；

图5是本实用新型实施例提供的壳体连接示意图；

图中：1、超材料阵列天线；2、传感器工作电路；3、信号控制电路；4、蓝牙模块接口；5、MCU控制器；6、打印机；7、壳体；8、音箱；9、键盘；10、液晶显示屏；11、操作面板。

具体实施方式

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。

下面结合附图对本实用新型的结构作详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供的基于蓝牙的互联网终端，所述基于蓝牙的互联网终端设置有用于接收蓝牙射频信号的超材料阵列天线1；所述超材料阵列天线通过信号线连接传感器工作电路2；所述传感器工作电路通过信号线与信号控制电路3连接；所述信号控制电路通过信号线与蓝牙模块接口4连接；所述蓝牙模块接口通过信号线与MCU控制器5连接。

如图2所示，所述超材料阵列天线为超材料的开口谐振环；所述射频能量收集器超材料阵列天线的基底铺设有聚四氟乙烯玻璃纤维增强材料层；所述开口谐振环表面镀有金材料层。

如图3所示，所述传感器工作电路由Pierce震荡电路和驱动及匹配电路组成；所述Pierce震荡电路由增益放大器U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C6、电容C7、声表面波传感器SAW、电感L4组成；所述驱动及匹配电路由功率放大器U2、电感L3及C5组成；

所述声表面波传感器SAW用于传感，将压力物理信号转换为振荡的电信号；

增益放大器U1用于增益放大；电阻R4、R5和R6用于调节放大器的静态工作点，使得U1处于放大工作状态；电感L4用于提高振荡电路的频率稳定性；Vin为振荡电路的电源电压；声表面波谐振器SAW一方面与C6、C7两电容构成π型网络形式的带通滤波器，另一方面，在谐振器共振频率上，提供180度相移，从而使得Pierce振荡电路满足幅度平衡和相位平衡振荡的两个条件，进而整个振荡电路振荡起来；

所述驱动及匹配电路用于将传感信号传播至信号控制电路；功率放大器U2组成驱动模块；电感L3及C5组成匹配电路，用于将信号控制电路的阻抗与放大器的阻抗相匹配。

如图4所示，所述信号控制电路用于将来自传感器的信号经过滤波、放大、零中频解调、模数转换后传入微处理器中，从而达到读取传感器信息的目的；还用于微处理器控制高功率射频发射器发射射频能量供传感器使用，在低外界能量情况下，主动唤醒传感器工作；

具体包括：射频滤波器M1；所述射频滤波器M1通过导线连接低噪声前置放大器G1；所述噪声前置放大器G1通过信号线连接零中频接收器Max7033；所述零中频接收器Max7033由下变频器J1、下变频器J2、片上滤波器M2、片上滤波器M3及低噪声放大器G2、放大器G3组成；所述噪声前置放大器G1通过信号线依次连接下变频器J1、J2；，所述下变频器J2通过信号线依次与片上高阶低频滤波器M2、片上滤波器M3连接；所述片上滤波器M3通过信号线与放大器G2、放大器G3连接；所述放大器G3通过信号线与AD转换器连接；所述AD转换器通过信号线与微处理器连接；

信号控制电路具体工作原理为：

1)传感器信号进入射频滤波器M1，滤掉有用频带外的杂乱信号；

2)再进入低噪声前置放大器G1；

3)再进入零中频接收器Max7033中，所述零中频接收器Max7033由下变频器J1、J2、片上滤波器M2、M3及低噪声放大器G2、G3组成；G1出来的信号与信号源经过正交化的信号在下变频器J1、J2中进行下变频变换，得到的信号进入片上高阶低频滤波器，得到基频信号；由于信号较弱，未达到AD模数转换的量程范围，通过放大器G2、G3加强信号；

4)再进入AD，将模拟信号转变为数字信号；

5)之后数字信号进入微处理器，完成读取传感器信息的任务；

所述微处理器控制高功率射频发射器发射射频能量供传感器使用，在低外界能量情况下，主动唤醒传感器工作的方法包括：

(1)当人为需要主动读取传感器数据时，按下唤醒按钮，微控制器发出启动发射器工作的信号；

(2)信号进入射频发射芯片nRF905中，该nRF905芯片用于成为信号源，产生射频信号；之后，射频信号进入功率放大器RF5110G中，该RF5110G芯片用于增强射频信号的能量；

(3)射频能量通过信号控制电路内置的发射天线发射出去。从而实现主动唤醒传感器工作。

如图5所示，所述基于蓝牙的互联网终端还包括：打印机6、壳体7、音箱8、键盘9、操作面板10、液晶显示屏11；

壳体7内部设有MCU控制器，MCU控制器分别与打印机和音箱电气连接；壳体上表面设有操作面板，操作面板上设有液晶显示屏和键盘。所述超材料阵列天线镶嵌在壳体外部；传感器工作电路和信号控制电路均集成在壳体内部；所述蓝牙模块接口镶嵌在壳体外部。

进一步，所述MCU控制器5可通过蓝牙模块接口与智能移动设备无线连接；所述智能移动设备为智能手机或平板电脑；所述壳体一侧设有打印机出纸孔；所述蓝牙模块接口内置有用于实现语音、数据传输的蓝牙芯片。

所述蓝牙芯片接收信号设置有蓝牙信号接收模块和蓝牙信号发射模块，蓝牙信号接收模块用于接收信号控制电路传输的信号；蓝牙信号发射模块用于发射蓝牙信号接收模块接受的信号；蓝牙信号接收模块的信号接收方法包括：

首先，用感知设备在独立的采样周期内对目标信号x(t)进行采集，并用A/D方式对信号进行数字量化；然后，对量化后的信号x(i)进行降维；最后，对降维后的信号进行重构；其中t为采样时刻，i为量化后的信号排序；

对量化后的信号进行降维，具体是对量化后的信号通过有限脉冲响应滤波器的差分方程其中h(0),…,h(L-1)为滤波器系数，设计基于滤波的压缩感知信号采集框架，构造如下托普利兹测量矩阵：

则观测其中b₁,…,b_L看作滤波器系数；子矩阵Φ_FT的奇异值是格拉姆矩阵G(Φ_F,T)＝Φ′_FTΦ_FT特征值的算术根，验证G(ΦF,T)的所有特征值λi∈(1-δ_K,1+δ_K),i＝1,…,T，则Φ_F满足RIP，并通过求解如下式最优化问题来重构原信号：

即通过线性规划方法来重构原信号，亦即BP算法；

针对实际压缩信号，如语音或图像信号的采集，则修改Φ_F为如下形式：

如果信号在变换基矩阵Ψ上具有稀疏性，则通过求解如下式最优化问题，精确重构出原信号：

其中Φ与Ψ不相关，Ξ称为CS矩阵。从而接收到准确信号。

MCU控制器的信号控制方法包括：用户设备向互联网终端发送超文本传输协议http请求，获取认证服务器返回的Portal认证页面跳转应答；所述基于蓝牙的互联网终端的MCU控制器中配置有N个TD-SCDMA模块，N≥2；用户设备在基于蓝牙的互联网终端的无线信号覆盖范围内获取热点信号，进行网络连接；所述基于蓝牙的互联网终端的MCU控制器向所述用户设备下发IP地址；所述IP地址为所述用户设备的源地址；所述用户设备向所述MCU控制器发送http请求，所述http请求包含所述源地址；所述MCU控制器将所述http请求转发到网关服务器；所述网关服务器将所述http请求转发到认证服务器；所述认证服务器将Portal认证页面跳转应答返回给所述网关服务器；所述网关服务器将Portal认证页面跳转应答返回给所述MCU控制器；所述MCU控制器将Portal认证页面跳转应答返回给所述用户设备；从而实现无线控制。

利用本实用新型的技术方案制作的基于蓝牙的互联网终端，通过无线控制方式，方便人员进行远程操作，进行音乐播放、实现扬声和打印功能，有效消除了互联网终端与操作者的距离障碍，实用性强。

本实用新型当射频信号发射源与天线的距离较远时，普通天线的能量收集效率不高。而采用超材料的开口谐振环，作为能量收集单元，单位面积的收集效率更高。(超材料(meta-material)是具有奇异电磁特性的人工材料，一般由远小于波长的结构单元周期性排列构成，如同时具有负折射率和负磁导率的左手材料。)该天线的基底可采用聚四氟乙烯玻璃纤维增强材料Rogers Duroid RT5880。开口谐振环可采用金(Au)作为材料。

通过实验证明，在开口谐振环的开口处的电场较强，可以从此处采集电能，并且是2-50倍。使互联网终端传输距离更远；本实用新型在外界能量匮乏工况下通过传感器工作电路工作与信号控制电路主动唤醒传感器，消除系统瘫痪的风险，使互联网终端实用性更强。

在本技术方案中，所述操作面板上设有液晶显示屏和键盘，智能移动终端利用MCU控制器以蓝牙的无线通讯方式，控制该终端播放音乐及扩大操作人员对准智能移动终端的喊话音量，实现扩音功能，并且能够提供打印功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。