無線傳感器攜能通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線傳感器應(yīng)用日益廣泛，在軍事國(guó)防、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)療健康、搶險(xiǎn)救災(zāi)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，并且已經(jīng)延伸到空間探索領(lǐng)域，用于空間目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別、空間環(huán)境檢測(cè)等。目前無線傳感器使用的無線技術(shù)只能傳輸信息不能攜帶電能，無法實(shí)現(xiàn)信息與能量的并行傳輸，其供電方式一般采用電池供電或電源線供電，而這樣的供電方式在諸多場(chǎng)合會(huì)嚴(yán)重限制傳感器的應(yīng)用。例如在地下埋設(shè)、危險(xiǎn)環(huán)境、空間飛行器等傳感器應(yīng)用場(chǎng)合中，更換電池或鋪設(shè)線纜代價(jià)極大，且線纜在移動(dòng)或纏繞時(shí)可能

2、存在因磨損而造成短路的風(fēng)險(xiǎn)。
　　為解決這一問題，本文借鑒通信技術(shù)中頻分復(fù)用的方法，設(shè)計(jì)了無線傳感器攜能通信系統(tǒng)（Stimulataneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT），能夠滿足主機(jī)與傳感器節(jié)點(diǎn)之間在同一天線下實(shí)現(xiàn)信息與能量的并行傳輸。本文所設(shè)計(jì)的SWIPT系統(tǒng)包括微波輸能子系統(tǒng)和通信子系統(tǒng)，兩個(gè)子系統(tǒng)分別通過各自的選頻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)/能量混合信號(hào)中分離出能量信號(hào)

3、和數(shù)據(jù)信號(hào)。在微波輸能子系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)了高輸出的功率放大器、高輸入和高效率的微波整流電路、低反射的定向天線，使得傳感器節(jié)點(diǎn)得到的直流能量最大化。在通信子系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)了低插入損耗的選頻網(wǎng)絡(luò)、并對(duì)定向天線在通信頻率下進(jìn)行阻抗匹配，使得通信信息功率的損耗大大減少，并在傳感器節(jié)點(diǎn)采用低功耗的設(shè)計(jì)方法，減少了能量消耗。
　　根據(jù)上述方法，本文搭建了無線傳感器攜能通信系統(tǒng)，對(duì)微波輸能子系統(tǒng)和通信子系統(tǒng)分別進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。測(cè)試結(jié)