[發(fā)明專利]可無線尋址查詢的無源諧振傳感器結構及尋址方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510069178.6
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104639670B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 文玉梅;李平
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H04L29/12
• 分類號: H04L29/12
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發(fā)明涉及無源傳感器技術，具體涉及一種可無線尋址查詢的無源諧振傳感器結構。

背景技術

用無源射頻器件制作的傳感器，可以實現(xiàn)無源無線傳感功能：即傳感器可以無源、無線工作，就是用無線電磁波查詢傳感器，激勵產(chǎn)生傳感輸出信號并通過電磁波無線傳回查詢儀器，所以傳感器無線收/發(fā)查詢/傳感信號，查詢電磁波激勵產(chǎn)生傳感輸出，這樣就不需要電源供電給傳感器工作。

目前的無源無線傳感器主要采用聲表面波傳感器實現(xiàn)。由于聲表面波傳感器的傳感查詢信號和傳感輸出信號在同一個頻段，具有相同頻率，或者頻率相差很近，所以無源無線聲表面波傳感器只能采用“半雙工”的時分方式工作，無線傳感信號的獲取，包括兩個分時進行的過程：1)傳感查詢：由無線傳感儀器端發(fā)射查詢電波，激勵聲表面波傳感器工作；2)傳感信號獲取：在查詢信號間斷時，即查詢信號為零時，無線獲取傳感輸出信號。所以采用現(xiàn)有的無源無線聲表面波傳感器，其有效的無線傳感輸出，是對聲表面波器件的非零輸入信號結束后的“零輸入”響應，顯然這樣的傳感信號只能是一個持續(xù)時間有限，而且衰減的瞬態(tài)信號。這個傳感輸出的瞬態(tài)過程持續(xù)時間和衰減率由聲表面波器件的特性確定。在各類聲表面波器件中，聲表面波諧振器的沖激響應持續(xù)時間最長，表明采用聲表面波諧振器可以有最長的“零輸入”瞬態(tài)響應過程，并且瞬態(tài)響應的持續(xù)時間可隨著諧振器的Q值的提高而增加。所以盡管原理上各種類型的聲表面波器件都可以制作成無源無線傳感器，但是真正應用的無源無線聲表面波傳感器器，主要采用的是聲表面波諧振器，在所有的聲表面波器件中，諧振器的無源無線傳感距離最長。但是現(xiàn)有的無源無線聲表面波傳感器無線傳感距離十分有限，很難大幅度提高，一個重要原因就是，目前聲表面波諧振器的Q值最高只有2000左右。另一方面，采用聲表面波元件制作無源傳感器，如果要實現(xiàn)器件的無線尋址功能，那么各個聲表面波器件的參數(shù)必須有所區(qū)別。例如，對于聲表面波諧振器，只能通過諧振頻率的差異來實現(xiàn)尋址，那個各個傳感器的諧振頻率不同，要求的設計參數(shù)就不一樣，既增加了器件設計的復雜程度，也會造成傳感性能的差異。

發(fā)明內容

鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種可無線尋址查詢的無源諧振傳感器。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的，可無線尋址查詢的無源諧振傳感器結構，包括依次連接的用于接收外界查詢信號的接收天線、具有三個通帶的輸入三通帶無源濾波器、第一無源混頻器、無源諧振傳感器、第二無源混頻器、輸出無源濾波器和用于向查詢儀發(fā)射輸出無源濾波器信號的發(fā)射天線；所述輸入三通帶無源濾波器具有三路輸出，其中兩路輸出輸入到第一無源混頻器進行混頻處理，另一路輸出輸入到第二無源混頻器中與無源諧振傳感器的輸出進行混頻。

優(yōu)選的，所述外界查詢信號包括查詢激勵周期T1和傳感輸出周期T2且T1與T2間無間隔，所述T1、T2均大于(2～5)λ，λ表示無源諧振傳感器的時間常數(shù)，f_r表示無源諧振傳感器的諧振頻率，Q表示品質因數(shù)。

優(yōu)選的，所述的無源諧振器的諧振頻率變化范圍為BR＝(f_r0-Δ_s,f_r0+Δ_s)且f_r0表示無源諧振傳感器的零點諧振頻率，Δ_s表示諧振傳感器的最大頻率變化量帶寬；所述輸入三通帶無源濾波器的三個通帶的中心頻率分別為和f₀+f_r0，帶寬為2·Δ_s。

優(yōu)選的，所述外界查詢信號為：

x(t)＝[cos2π(f_o+Δf)t+cos2π(f_o-Δf)t]·[u(t)-u(t-T1)]+[cos2π(f_o+f_r0)t]·[u(t-T1)-u(t-T1-T2)]，其中，f₀表示輸出無源濾波器的中心頻率，u(t)表示階躍函數(shù)，2Δf∈BR。

本發(fā)明的目的之二是提供一種無源諧振傳感器結構的尋址方法，由若干個可無線尋址查詢的無源諧振傳感器結構構成無源諧振傳感器陣列，每個可無線尋址查詢的無源諧振傳感器由結構中的輸入三通帶無源濾波器和輸出無源濾波器的中心頻率標識，所述的尋址方法包括以下步驟：

S1.向無源諧振傳感器陣列發(fā)射查詢信號；

S2.各無源諧振傳感器結構接收步驟S1發(fā)射的查詢信號，各個無源諧振傳感器結構只響應其輸入三通帶無源濾波器通帶內的查詢信號和通過輸出無源濾波內通帶內的傳感輸出信號。