適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低功耗射頻喚醒技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是近年來發(fā)展非常迅速的一種以傳感器和無線通信方式實現(xiàn)信息獲取和處理的技術(shù)。其一個重要的特性就是極低的功耗,然而在實際應(yīng)用中,支持ZigBee節(jié)點所使用協(xié)議的射頻芯片無法從睡眠模式下自動喚醒,射頻芯片只能處于完全工作模式和周期性喚醒模式,雖然“偵聽、休眠”模式相對于完全工作模式功耗降低了很多,但毋庸置疑的是在這兩種工作模式下射頻模塊的功耗依然較高,無法滿足實際應(yīng)用中的需求。
　　本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀,

2、以及在功耗問題上現(xiàn)有的研究成果,然后以Cockcroft-Walton倍壓整流電路為基礎(chǔ),在考慮實際條件環(huán)境,提出并分析了在高頻和低功率輸入下考慮二極管參數(shù)、倍壓級數(shù)、負(fù)載阻抗等多項因素的電路分析模型,對該模型進(jìn)行了詳細(xì)的分析和簡化。
　　其次,通過簡化模型,設(shè)計并制作了一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低功耗射頻喚醒半無源化模塊,對該模塊進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)試和實際測試,包含阻抗匹配電路、功率放大電路的調(diào)試,模塊在喚醒距離和功耗上的多點測試,

3、以及在電路性能上的參數(shù)優(yōu)化,實際測試結(jié)果表明,該模塊在空曠條件且僅消耗6.2uW能耗的情況下,其喚醒距離約為13米。
　　最后,為了使設(shè)計的射頻喚醒模塊能夠和MAC層協(xié)議相融合,論文在已有的MAC層協(xié)議研究成果上,對無線令牌協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)后的協(xié)議充分利用了射頻喚醒機(jī)制和無線令牌環(huán)網(wǎng)機(jī)制,將傳輸信道分為了數(shù)據(jù)信道和喚醒信道。實驗表明,改進(jìn)型的MAC層協(xié)議,在傳輸時延和功耗方面均優(yōu)于S-MAC協(xié)議,使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功耗進(jìn)一步