一种基于环境反向散射的无源无线通信系统技术方案

本发明专利技术一种基于环境反向散射的无源无线通信系统，属于环境反向散射型无源无线通信系统技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种基于环境反向散射的无源无线通信系统；解决该技术问题采用的技术方案为：包括中央控制器，所述中央控制器通过导线与信号解调模块相连，所述信号解调模块依次串接能量收集模块和负载调制模块后与射频收发模块相连；所述中央控制器的信号输出端还与射频收发模块相连；所述中央控制器的电源输入端与电源模块相连；所述中央控制器使用的芯片为控制芯片U1；所述信号解调模块使用的芯片为转换芯片U2和比较芯片U3；所述射频收发模块使用的芯片为射频收发芯片U4；所述电源模块使用的芯片为稳压器U5；本发明专利技术应用于无源无线通信系统。

A passive wireless communication system based on ambient backscattering

The invention relates to a passive wireless communication system based on environmental backscattering, which belongs to the technical field of environmental backscattering passive wireless communication system. The technical problems to be solved are: to provide a passive wireless communication system based on environmental backscattering; and to solve the technical problems, a technical scheme is adopted as follows: including a central controller, the central controller passes through wires and signals. The demodulation module is connected, and the signal demodulation module is connected with the radio frequency transceiver module after connecting the energy collection module and the load modulation module in turn; the signal output terminal of the central controller is also connected with the radio frequency transceiver module; the power input terminal of the central controller is connected with the power module; the chip used by the central controller is the control chip U1; and the signal demodulation module makes the signal demodulation module connect with the radio frequency transceiver module. The chip used is the conversion chip U2 and the comparison chip U3; the chip used in the radio frequency transceiver module is the radio frequency transceiver chip U4; the chip used in the power supply module is the regulator U5; the invention is applied to the passive wireless communication system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于环境反向散射的无源无线通信系统
本专利技术一种基于环境反向散射的无源无线通信系统，属于环境反向散射型无源无线通信系统

技术介绍
在物联网飞速发展的大背景下，射频识别技术（RFID,RadioFrequencyandIdentification）是未来发展的趋势，其中，环境反向散射通信技术（Ambientbackscattercommunicationtechnology）由于不需要外部电源或专用的载波发射器，正迅速成为可自我维系通信系统的一种有前途的选择；环境反向散射通信技术通过将环境中的射频信号作为能量源，可以实现无源设备间的无线通信，摆脱了对电池及交流电电源的依赖，该技术可以使微型嵌入式设备的通信硬件成本及维护成本大大降低，极大促进物联网的推广和应用。但是目前的无源无线通信装置在使用时，由于能量源大多来自周边的TV塔或WIFI路由器，当外界射频源信号较弱或不稳定时，系统的发射接收机在工作时就会出现供电能量的空档期，导致通信不连续或直接中断；因此需要对现有无源无线通信装置进行改进，使整个系统更加稳定和高效工作。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于环境反向散射的无源无线通信系统；为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于环境反向散射的无源无线通信系统，包括中央控制器，所述中央控制器通过导线与信号解调模块相连，所述信号解调模块依次串接能量收集模块和负载调制模块后与射频收发模块相连；所述中央控制器的信号输出端还与射频收发模块相连；所述中央控制器的电源输入端与电源模块相连；所述中央控制器使用的芯片为控制芯片U1；所述信号解调模块使用的芯片为转换芯片U2和比较芯片U3；所述射频收发模块使用的芯片为射频收发芯片U4；所述电源模块使用的芯片为稳压器U5。所述中央控制器的电路结构为：所述控制芯片U1的1脚、4脚、17脚、20脚接地；所述控制芯片U1的2脚串接晶振Y1后与控制芯片U1的3脚相连；所述控制芯片U1的5脚串接电阻R6后接Vreg输入电源；所述控制芯片U1的9脚、10脚、11脚、13脚、14脚与射频收发模块相连；所述控制芯片U1的22脚与场效应管Q23的漏极相连，所述场效应管Q23的源极与负载调制模块相连；所述控制芯片U1的23脚、24脚与信号解调模块相连；所述控制芯片U1的30脚、31脚分别接Vreg输入电源。所述信号解调模块的电路结构为：所述转换芯片U2的1脚并接比较芯片U3的5脚、3脚、电容C2的一端后与稳压二极管D7的负极相连；所述转换芯片U2的2脚与比较芯片U3的1脚相连；所述转换芯片U2的3脚、4脚接地；所述转换芯片U2的5脚与控制芯片U1的23脚相连；所述转换芯片U2的6脚接Vreg输入电源；所述比较芯片U3的4脚并接稳压二极管D7的正极，稳压二极管D6的正极后与能量收集模块的输出端相连；所述比较芯片U3的2脚与场效应管Q2的漏极相连；所述场效应管Q2的源极接地；所述场效应管Q2的栅极与控制芯片U1的24脚相连；所述稳压二极管D6的负极并接电容C1的一端，稳压二极管ED的负极后与电源输出端相连，所述电容C1的另一端，稳压二极管ED的正极均接地。所述射频收发模块的电路结构为：所述射频收发芯片U4的1脚与控制芯片U1的10脚相连；所述射频收发芯片U4的2脚与控制芯片U1的11脚相连；所述射频收发芯片U4的3脚与控制芯片U1的14脚相连；所述射频收发芯片U4的6脚与控制芯片U1的13脚相连；所述射频收发芯片U4的7脚与控制芯片U1的9脚相连；所述射频收发芯片U4的4脚、9脚、11脚、14脚、15脚、20脚接Vreg输入电源；所述射频收发芯片U4的5脚串接电容C51后接地；所述射频收发芯片U4的8脚串接电容C81后与晶振Y2的一端相连；所述射频收发芯片U4的10脚串接电容C141后与晶振Y2的另一端相连；所述射频收发芯片U4的12脚与电容C121的一端相连，所述电容C121的另一端并接电容C101的一端后与电感L121的一端相连；所述射频收发芯片U4的13脚与电容C131的一端相连，所述电容C131的另一端并接电感L131的一端后与电容C132的一端相连，所述电感L131的另一端接地；所述电容C132的另一端并接电感L121的另一端，电容C123的一端后与电感L122的一端相连，所述电感L122的另一端并接电容C124的一端后与场效应管Q22的漏极相连；所述场效应管Q22的源极与负载调制模块的输出端相连；所述电容C124的另一端并接电容C123的另一端，电容C101的另一端后接地。所述负载调制模块的电路结构为：所述负载调制模块的信号输入端设置有天线P1，所述天线P1并接场效应管Q22的源极，场效应管Q4的漏极，可调电容CV1的一端后与电感L1的一端相连，所述电感L1的另一端与能量收集模块的输入端相连，所述可调电容CV1的另一端接地。所述控制芯片U1的型号为MSP430；所述转换芯片U2的型号为NLSV1T244；所述比较芯片U3的型号为NCS2200SQ；所述射频收发芯片U4的型号为CC2500；所述稳压器U5的型号为NCP583。本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：本专利技术针对环境射频信号微弱或信号源信号不连续导致环境反向散射通信不稳定的问题，提出一种基于环境反向散射技术和无线通信技术混合集成来增强通信传输稳定性的优化方案，本专利技术提供的射频收发模块及控制电路结构简单，信号传输稳定，准确，效率更高，值得推广使用。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术的电路结构示意图；图2为本专利技术中央控制器的电路图；图3为本专利技术信号解调模块的电路图；图4为本专利技术射频收发模块的电路图；图中，1为中央控制器、2为信号解调模块、3为能量收集模块、4为负载调制模块、5为射频收发模块、6为电源模块。具体实施方式如图1至图4所示，本专利技术一种基于环境反向散射的无源无线通信系统，包括中央控制器1，所述中央控制器1通过导线与信号解调模块2相连，所述信号解调模块2依次串接能量收集模块3和负载调制模块4后与射频收发模块5相连；所述中央控制器1的信号输出端还与射频收发模块5相连；所述中央控制器1的电源输入端与电源模块6相连；所述中央控制器1使用的芯片为控制芯片U1；所述信号解调模块2使用的芯片为转换芯片U2和比较芯片U3；所述射频收发模块5使用的芯片为射频收发芯片U4；所述电源模块6使用的芯片为稳压器U5。所述中央控制器1的电路结构为：所述控制芯片U1的1脚、4脚、17脚、20脚接地；所述控制芯片U1的2脚串接晶振Y1后与控制芯片U1的3脚相连；所述控制芯片U1的5脚串接电阻R6后接Vreg输入电源；所述控制芯片U1的9脚、10脚、11脚、13脚、14脚与射频收发模块5相连；所述控制芯片U1的22脚与场效应管Q23的漏极相连，所述场效应管Q23的源极与负载调制模块4相连；所述控制芯片U1的23脚、24脚与信号解调模块2相连；所述控制芯片U1的30脚、31脚分别接Vreg输入电源。所述信号解调模块2的电路结构为：所述转换芯片U2的1脚并接比较芯片U3的5脚、3脚、电容C2的一端后与稳压二极管D7的负极相连；所述转换芯片U2的2脚与比较芯片U3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于环境反向散射的无源无线通信系统，其特征在于：包括中央控制器（1），所述中央控制器（1）通过导线与信号解调模块（2）相连，所述信号解调模块（2）依次串接能量收集模块（3）和负载调制模块（4）后与射频收发模块（5）相连；所述中央控制器（1）的信号输出端还与射频收发模块（5）相连；所述中央控制器（1）的电源输入端与电源模块（6）相连；所述中央控制器（1）使用的芯片为控制芯片U1；所述信号解调模块（2）使用的芯片为转换芯片U2和比较芯片U3；所述射频收发模块（5）使用的芯片为射频收发芯片U4；所述电源模块（6）使用的芯片为稳压器U5。

【技术特征摘要】
1.一种基于环境反向散射的无源无线通信系统，其特征在于：包括中央控制器（1），所述中央控制器（1）通过导线与信号解调模块（2）相连，所述信号解调模块（2）依次串接能量收集模块（3）和负载调制模块（4）后与射频收发模块（5）相连；所述中央控制器（1）的信号输出端还与射频收发模块（5）相连；所述中央控制器（1）的电源输入端与电源模块（6）相连；所述中央控制器（1）使用的芯片为控制芯片U1；所述信号解调模块（2）使用的芯片为转换芯片U2和比较芯片U3；所述射频收发模块（5）使用的芯片为射频收发芯片U4；所述电源模块（6）使用的芯片为稳压器U5。2.根据权利要求1所述的一种基于环境反向散射的无源无线通信系统，其特征在于：所述中央控制器（1）的电路结构为：所述控制芯片U1的1脚、4脚、17脚、20脚接地；所述控制芯片U1的2脚串接晶振Y1后与控制芯片U1的3脚相连；所述控制芯片U1的5脚串接电阻R6后接Vreg输入电源；所述控制芯片U1的9脚、10脚、11脚、13脚、14脚与射频收发模块（5）相连；所述控制芯片U1的22脚与场效应管Q23的漏极相连，所述场效应管Q23的源极与负载调制模块（4）相连；所述控制芯片U1的23脚、24脚与信号解调模块（2）相连；所述控制芯片U1的30脚、31脚分别接Vreg输入电源。3.根据权利要求2所述的一种基于环境反向散射的无源无线通信系统，其特征在于：所述信号解调模块（2）的电路结构为：所述转换芯片U2的1脚并接比较芯片U3的5脚、3脚、电容C2的一端后与稳压二极管D7的负极相连；所述转换芯片U2的2脚与比较芯片U3的1脚相连；所述转换芯片U2的3脚、4脚接地；所述转换芯片U2的5脚与控制芯片U1的23脚相连；所述转换芯片U2的6脚接Vreg输入电源；所述比较芯片U3的4脚并接稳压二极管D7的正极，稳压二极管D6的正极后与能量收集模块（3）的输出端相连；所述比较芯片U3的2脚与场效应管Q2的漏极相连；所述场效应管Q2的源极接地；所述场效应管Q2的栅极与控制芯片U1的24脚相连；所述稳压二极管D6的负极并接电容C1的一端，稳压二极管ED的负极后与电源输出端相连，所述电容C1的另一端，稳压二极管ED的正极均接地。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵菊敏，李灯熬，王天宇，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14