【技术实现步骤摘要】
具有散射通信和低功耗电压监视功能的无线携能通信系统
本专利技术涉及通信领域，更具体地说，涉及一种具有散射通信和低功耗电压监视功能的无线携能通信系统。
技术介绍
无线携能通信(SimultaneousWirelessInformationandPowerTransfer,SWIPT)可以同时传输信号和能量，即混合接入点(hybridaccesspoint,HAP)在与SWIPT终端设备进行信息交互的同时，还能为其提供能量，如图1所示。运用SWIPT技术可以减少电线的采购成本、排线的人工成本，免去给无线设备更换电池的麻烦。由于射频能量传输的效率极低，SWIPT设备接收到的能量通常极为有限。但是，目前的SWIPT设备都采用了有源通信的手段，即图1中Rx3通过主动发射电磁信号的方式将信息传递给Rx5。有源通信不仅功耗大，而且系统组成复杂，成本高。同时，现有的无线携能通信系统在进行工作时，系统负载芯片往往都是一直工作，在系统收集能量较慢时，很慢满足系统负载芯片的正常用电，从而导致系统工作异常。
技术实现思路
为了更高效地利用SWIPT接收到的有限能源，降低SWIPT设备发送信息的功耗以及保证系统负载芯片用电正常，本专利技术提出一种具有散射通信和低功耗电压监视功能的无线携能通信系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有散射通信和低功耗电压监视功能的无线携能通信系统，包含：射频开关，射频开关的第一开关端接地；第一匹配电感，第一匹配电感的第一端连接射频天线，第一...
【技术保护点】
1.一种具有散射通信和低功耗电压监视功能的无线携能通信系统，其特征在于，包含：/n射频开关(K1)，射频开关(K1)的第一开关端接地；/n第一匹配电感(L1)，第一匹配电感(L1)的第一端连接射频天线(TX)，第一匹配电感(L1)的第二端连接射频开关(K1)的第二开关端；/n等效寄生电容(C1)，等效寄生电容(C1)一端接地另一端连接射频开关(K1)的第二开关端，等效寄生电容(C1)的大小与射频开关(K1)寄生电容大小一致；/n第二匹配电感(L2)，第二匹配电感(L2)的第一端连接射频开关(K1)的第二开关端；/n匹配整流电路，用于对信号进行输入阻抗匹配后进行整流，匹配整流电路的信号输入端与第二匹配电感(L2)的第二端连接；/n第一P型MOS管(Q1)，第一P型MOS管(Q1)的S极连接匹配整流电路的信号输出端，G极通过第一下拉电阻(R1)接地；/n第一N型MOS管(Q2)，第一N型MOS管(Q2)的D极连接匹配整流电路的信号输出端，G极连接第一P型MOS管(Q1)的G极，S极通过第二下拉电阻(R2)接地；/n储能器件(C2)，一端连接第一P型的D极，另一端接地，以存储从第一P型MOS...
【技术特征摘要】
1.一种具有散射通信和低功耗电压监视功能的无线携能通信系统，其特征在于，包含：
射频开关(K1)，射频开关(K1)的第一开关端接地；
第一匹配电感(L1)，第一匹配电感(L1)的第一端连接射频天线(TX)，第一匹配电感(L1)的第二端连接射频开关(K1)的第二开关端；
等效寄生电容(C1)，等效寄生电容(C1)一端接地另一端连接射频开关(K1)的第二开关端，等效寄生电容(C1)的大小与射频开关(K1)寄生电容大小一致；
第二匹配电感(L2)，第二匹配电感(L2)的第一端连接射频开关(K1)的第二开关端；
匹配整流电路，用于对信号进行输入阻抗匹配后进行整流，匹配整流电路的信号输入端与第二匹配电感(L2)的第二端连接；
第一P型MOS管(Q1)，第一P型MOS管(Q1)的S极连接匹配整流电路的信号输出端，G极通过第一下拉电阻(R1)接地；
第一N型MOS管(Q2)，第一N型MOS管(Q2)的D极连接匹配整流电路的信号输出端，G极连接第一P型MOS管(Q1)的G极，S极通过第二下拉电阻(R2)接地；
储能器件(C2)，一端连接第一P型的D极，另一端接地，以存储从第一P型MOS管(Q1)传输过来的能量；
第二P型MOS管(Q3)，第二P型MOS管(Q3)的S极连接储能器件(C2)的所述另一端；
第三P型MOS管(Q4)，第三P型MOS管(Q4)的S极连接储能器件(C2)的所述另一端，G极连接第二P型MOS管(Q3)的D极；
电压监视芯片(U1)，具有输入端子(VIN)以及指示输出端子电压监视芯片(U1)的输入端子连接第三P型MOS管(Q4)的S极，指示输出端子用于电压监视芯片(U1)正常工作时，在所述输入端子(VIN)输入的电压小于电压阈值Vth时，输出低电平，否则输出高电平，该高电平的电压等于输入端子(VIN)上的输入电压，在第三P型MOS管(Q4)导通时，该高电平即为储能器件(C2)的电压Vin；
上拉电阻(R3)，上拉电阻(R3)的一端连接储能器件(C2)的所述另一端，另一端连接第二P型MOS管(Q3)的G极；
第二N型MOS管(Q5)，N型MOS管的D极连接第二P型MOS管(Q3)的G极，S极接地；
第一分压限流电阻(R4)，串联在电压监视芯片(U1)的指示输出端子和第二N型MOS管(Q5)的G极之间；
第二分压限流电阻(R5)，串联在第一P型MOS管(Q1)的D极和第二N型MOS管(Q5)的G极之间；
系统负载芯片(U2)，电源输入端连接第二P型MOS管(Q3)的D极；系统负载芯片(U2)具备高/低电平输出端以及散射调制输出端(DO)，高/低电平输出端连接至第一P型MOS管(Q1)的G极，散射调制输出端(DO)连接至射频开关(K1)的控制端；
在能量收集阶段时，系统负载芯片(U2)无供电，高/低电平输出端和散射调制输出端(DO)均输出低电平，从而控制第一P型MOS管(Q1)导通，第一N型MOS管(Q2)断开，射频开关(K1)断开；在信息接收阶段时，系统负载芯片(U2)正常工作，高/低电平输出端输出高电平，散射调制输出端(DO)输出低电平，从而控制第一N型MOS管(Q2)导通，第一P型MOS管(Q1)断开，射频开关(K1)继续断开，第一N型MOS管(Q2)的S极输出信号；信息发送阶段时，系统负载芯片(U2)正常工作，散射调制输出端(DO)控制射频开关(K1)切换断开与导通的状态，从而切换天线(TX)的匹配与短路状态，实现天线(TX)对发射的电磁波进行吸收与发射调制，以完成信息的发送。
2.根据权利要求1所述的无线携能通信系统，其特征在于，所述系统负载芯片(U2)具有A/D输入引脚和/或数字输入DI引脚；
在信息接收阶段时，所述第一N型MOS管(Q2)的S极输出信号具体是指：A/D输入引脚连接第一N型MOS管(Q2)的S极进行采样，获取信号强度指示；和/或，第一N型MOS管(Q2)的S极依次通过比较整形电路和信息解码电路后连接至数字输入DI引脚，实现数字信息接收。
3.根据权利要求1所述的无线携能通信系统，其特征在于，信息发送阶段时：
系统负载芯片(U2)正常工作，高/低电平输出端输出低电平，从而控制第一P型MOS管导通，第一N型MOS管(Q2)断开，射频开关断开，从而在实现信息发送的同时实现能量收集；或者，
系统负载芯片(U2)正常工作，高/低电平输出端输出高电平，散射调制输出端(DO)输出低电平，从而控制第一N型MOS管(Q2)导通，第一P型MOS管(Q1)断开，射频开关继续断开。
4.根据权利要求1所述的无线携能通信系统，其特征在于，
(1)第三P型MOS管(Q4)的G极初始状态默认低电平，因此储能器件(C2)上的电压Vin满足：当0≤Vin＜Vth_pmos3时，第三P型MOS管(Q4)断开，当Vth_pmos3≤Vin＜Vth时，第三P型MOS管(Q4)导通，指示输出端子输出为低电平，此时第二N型MOS管(Q5)断开，第二P型MOS管(Q3)在上拉电阻(R3)作用下断开，因此所述电源输入端子(VCC)的输入电压为0V，系统负载芯片(U2)没有供电，未能启动；其中，Vth_pmos3表示第三P型MOS管(Q4)的开启阈值电压；
(2)当Vin≥Vth时，所述指示输出端子的输出变为高电平，此时第二N型MOS管(Q3)的G极电压升至R4、R5以及依次为第一分压限流电阻(R4)的大小、第二分压限流电阻(R5)的大小以及所述指示输出端子输出的电压大小，且R4和R5被设置为满足：所述指示输出端子的输出变为高电平时，R5*Vin/(R4+R5)超过第二N型MOS管(Q5)的最小导通电压；此时，第二N型MOS管(Q5)导通，然后第二P型MOS管(Q3)导通，系统负载芯片(U2)得以启动，第二N型MOS管(Q5)的G极和第三P型MOS管(Q4)的G极的电压升至Vin，第三P型MOS管(Q4)断开；
(3)第三P型MOS管(Q4)断开后电压监视芯片(U1)掉电，所述指示输出端子的输出又变低电平，此时第二N型MOS管(Q5)的G极电压降至R4*Vin/(R4+R5)，且R4和R5被设置为满足：所述指示输出端子输出变为低电平时，R4*Vin/(R4+R5)超过第二N型MOS管(Q5)的最小导通电压；此时，第二N型MOS管(Q5)仍然导通，故能够维持系统负载芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢桂辉，焦向开，徐浪，魏权，刘子扬，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。