一种能量收集物联网芯片、工作方法及通信设备技术

本发明专利技术属于集成电路芯片设计技术领域，提供了一种能量收集物联网芯片、工作方法及通信设备，其解决了目前的物联网芯片更换电池成本高且体积大，无法同时满足低成本、实时采集及监测、无线远距离传输以及低功耗的要求。其中，能量收集物联网芯片中的能量收集模块用于收集外界空间中的射频能量，并将收集的射频能量传送至能量处理模块中；能量处理模块用于将收集的射频能量依次经整流及电压放大处理后存储至能量储能模块中；能量储能模块用于为所述能量收集物联网芯片提供启动电压；主控模块用于接收传感数据并传送至信号调制模块。其具有高集成度、低成本、高可靠性、背向反射和无线远距离通信的优点。距离通信的优点。距离通信的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种能量收集物联网芯片、工作方法及通信设备


[0001]本专利技术属于集成电路芯片设计
，尤其涉及一种能量收集物联网芯片、工作方法及通信设备。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着物联网、工业互联网、智能制造、数字化改造、数字孪生技术的发展，对设备、物品、生物的标识、状态的采集成为各行各业的刚需要求。目前的专用芯片，包括RFID、有源无线传输芯片都无法很好的同时满足低成本、免维护、实时采集、多维传感、无线远距离传输、低功耗等所有要求。
[0004]在智能制造和工业互联网的应用中，现有设备状态采集依赖于电池供电的物联网端侧设备，这些端侧设备必须定期维护、更换电池，且体积大、成本高，这使得建设数字孪生和设备所有实时状态采集遇到技术难题。工业标识则依赖于人为识读盘点的近距离通信RFID芯片，或受制于价格昂贵的读写器芯片和设备，很难做到实时盘点和设备工作状态的实时采集和监测。
[0005]因此，目前的物联网芯片更换电池成本高且体积大，无法同时满足低成本、实时采集及监测、无线远距离传输以及低功耗的要求。

技术实现思路

[0006]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种能量收集物联网芯片、工作方法及通信设备，其具有高集成度、低成本、高可靠性、背向反射和无线远距离通信的优点。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面提供一种能量收集物联网芯片。
[0008]在一个或多个实施例中，一种能量收集物联网芯片，其包括：能量收集模块、能量处理模块、能量储能模块、主控模块、信号调制模块和背向反射通信模块；所述能量收集模块用于收集外界空间中的射频能量，并将收集的射频能量传送至能量处理模块中；所述能量处理模块用于将收集的射频能量依次经整流以及电压放大处理后存储至能量储能模块中；所述能量储能模块用于存储能量以及为所述能量收集物联网芯片提供启动电压；所述主控模块用于接收传感数据并传送至所述信号调制模块；所述信号调制模块用于将传感数据调制成满足通信传输协议的数据流，并经所述背向反射通信模块连同背向反射信号一并发射到接收端。
[0009]作为一种实施方式，所述能量处理模块还用于：判断所述能量收集模块传送来的射频能量的电压值是否达到所述能量收集物联网芯片的工作启动电压，若是，则向启动所述能量收集物联网芯片中的主控模块接收传感数据，否则所述主控模块不工作。
[0010]上述技术方案的优点在于，根据射频能量的电压值来判断是否启动能量收集物联网芯片，这样能够降低能量收集物联网芯片的能量消耗。
[0011]作为一种实施方式，所述能量收集物联网芯片上还集成有传感数据采集模块，所述传感数据采集模块用于将采集的传感数据传送至主控模块中。
[0012]上述技术方案的优点在于，将传感数据采集模块集成在能量收集物联网芯片上，使得能量收集物联网芯片具有数据采集、数据处理以及能量采集回收的功能，减少了能量收集物联网芯片的外接接口，而且能够实时进行数据采集以及监测。
[0013]作为一种实施方式，所述能量收集物联网芯片上还集成有数据存储模块，所述数据存储模块与所述主控模块相连，所述数据存储模块用于存储传感数据。
[0014]作为一种实施方式，所述能量收集模块包括天线阵列以及与其相连的匹配电路，所述天线阵列用于采集外界空间中的射频能量，并采集的射频能量经所述匹配电路来匹配射频能量频率传送至能量处理模块中。
[0015]作为一种实施方式，所述能量处理模块包括低压启动电路、整流电路和电压倍增电路，所述低压启动电路用于判断所述能量收集模块传送来的射频能量的电压值是否达到所述能量收集物联网芯片的工作启动电压；所述整流电路用于将所述能量收集模块传送来的射频能量转换为所述能量收集物联网芯片直接使用的直流电压信号；所述电压倍增电路用于增大所述直流电压信号。
[0016]作为一种实施方式，所述背向反射通信模块为无线射频通信模块、蓝牙模块、WIFI通信模块、Zigbee通信模块或5G射频通信模块。
[0017]本专利技术的第二个方面提供一种能量收集物联网芯片的工作方法。
[0018]在一个或多个实施例中，一种能量收集物联网芯片的工作方法，其包括：能量收集模块收集外界空间中的射频能量，并将收集的射频能量传送至能量处理模块中；能量处理模块将收集的射频能量依次经整流以及电压放大处理后存储至能量储能模块中；其中，所述能量储能模块存储能量以及为所述能量收集物联网芯片提供启动电压；当能量收集模块传送来的射频能量的电压值达到能量收集物联网芯片的工作启动电压时，主控模块接收传感数据并传送至信号调制模块；信号调制模块将传感数据调制成满足通信传输协议的数据流，并经背向反射通信模块连同背向反射信号一并发射到接收端。
[0019]作为一种实施方式，当能量收集模块传送来的射频能量的电压值未达到能量收集物联网芯片的工作启动电压时，能量收集物联网芯片中的主控模块不工作。
[0020]本专利技术的第三个方面提供一种通信设备。
[0021]在一个或多个实施例中，一种通信设备，其包括如上述所述的能量收集物联网芯片。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术设计了一种能量收集物联网芯片，该芯片将能量收集模块、能量处理模块、能量储能模块、主控模块、信号调制模块和背向反射通信模块集成到一个芯片中，使得物联网芯片具有高集成度、低成本、高可靠性、背向反射和无线远距离通信的优点；本专利技术还利用能量储能模块为能量收集物联网芯片提供启动电压以及在物联网芯片中集成传感数据采集模块，这样能够增加射频能量的使用效率，实现同时满足低成本、实时采集及监测、无线远距离传输以及低功耗的要求。
[0023]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1是本专利技术实施例的能量收集物联网芯片结构示意图；图2是本专利技术实施例的能量处理模块结构示意图；图3是本专利技术实施例的整流电路图；图4是本专利技术实施例的限流电路图；图5是本专利技术实施例的稳压电路图；图6是本专利技术实施例的升压电路图；图7是本专利技术实施例的功耗管理电路图；图8是本专利技术实施例的背向反射通信模块的电路图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0027]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能量收集物联网芯片，其特征在于，包括：能量收集模块、能量处理模块、能量储能模块、主控模块、信号调制模块和背向反射通信模块；所述能量收集模块用于收集外界空间中的射频能量，并将收集的射频能量传送至能量处理模块中；所述能量处理模块用于将收集的射频能量依次经整流以及电压放大处理后存储至能量储能模块中；所述能量储能模块用于存储能量以及为所述能量收集物联网芯片提供启动电压；所述主控模块用于接收传感数据并传送至所述信号调制模块；所述信号调制模块用于将传感数据调制成满足通信传输协议的数据流，并经所述背向反射通信模块连同背向反射信号一并发射到接收端。2.如权利要求1所述的能量收集物联网芯片，其特征在于，所述能量处理模块还用于：判断所述能量收集模块传送来的射频能量的电压值是否达到所述能量收集物联网芯片的工作启动电压，若是，则向启动所述能量收集物联网芯片中的主控模块接收传感数据，否则所述主控模块不工作。3.如权利要求1所述的能量收集物联网芯片，其特征在于，所述能量收集物联网芯片上还集成有传感数据采集模块，所述传感数据采集模块用于将采集的传感数据传送至主控模块中。4.如权利要求1所述的能量收集物联网芯片，其特征在于，所述能量收集物联网芯片上还集成有数据存储模块，所述数据存储模块与所述主控模块相连，所述数据存储模块用于存储传感数据。5.如权利要求1所述的能量收集物联网芯片，其特征在于，所述能量收集模块包括天线阵列以及与其相连的匹配电路，所述天线阵列用于采集外界空间中的射频能量，并采集的射频能量经所述匹配电路来匹配射频能量频率传送至能量处理模块中。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱顺意，邱子轩，杨子琛，张倬豪，
申请(专利权)人：山东领能电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：