[發明專利]一種無線無源高壓電網測溫系統及方法

有效

• 申請號: 202011343252.6
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112468165B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 王春剛;李昕
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H04B1/10
• 分類號: H04B1/10;H04B1/44;G08C23/02;G01K11/26
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

1.一種無線無源高壓電網測溫系統，其特征在于，包括：讀卡器、與所述讀卡器的射頻接口連接的若干天線，以及與所述讀卡器通信的上位機；

所述讀卡器包括一次變頻式接收電路和發射電路，所述接收電路和發射電路通過收發切換開關與天線連接；所述接收電路通過天線對聲表面波傳感器的諧振頻率經降頻混頻后的中頻信號進行帶通采樣，以提取與溫度相關的有效信號；

所述一次變頻式接收電路包括：依次連接的帶通濾波器BFP1、低噪聲放大器LNA、中頻濾波器LFP1、轉換開關SW1、帶通濾波器BFP2、衰減器P1、混頻器、中頻濾波器LFP4、轉換開關SW2、帶通濾波器BFP3、放大器AMP1、中頻濾波器LFP5、限幅器LIMAMP、帶通濾波器BFP4、轉換開關SW3、放大器AMP2和DSP處理器；DSP處理器的輸出端依次串聯鎖相環PLL和振蕩器VCO、放大器AMP3和中頻濾波器LFP3后接入混頻器；所述帶通濾波器BFP1在帶外設計了兩個陷波點，以消除本振和射頻的二次諧波頻率進入接收電路；

所述發射電路包括：通過DSP處理器輸出進入鎖相環PLL和振蕩器VCO后，經過濾波和轉換開關進行2分頻，再通過功率放大器PA進行衰減放大后送入天線發射輸出；

鎖相環PLL的調整頻帶不小于系統總頻帶，功率放大器PA的增益要求具備一定的調整范圍以滿足不同位置的標簽傳感器信號強度變化，從而防止接收電路的飽和阻塞；而PLL輸出的跳頻間隔則要求滿足溫度測量的最小分辨率要求，PLL的輸入基準晶振的偏移和溫度穩定度要小于溫度測量的精度要求；

所述帶通濾波器BFP1帶寬為20Mhz，通帶頻率為430~450MHz，帶外阻塞衰減系數不小于20dB。

2.如權利要求1所述的一種無線無源高壓電網測溫系統，其特征在于，所述讀卡器包括多個射頻接口，每一個射頻接口均連接天線，各個射頻接口之間通過單刀多擲開關連接。

3.如權利要求1所述的一種無線無源高壓電網測溫系統，其特征在于，對接收的RSSI信號強度指示信號的檢測及對接收中頻信號的AD轉換，根據RSSI的大小和接收中頻的處理結果計算出標簽傳感器的諧振頻率并轉換為溫度進而通過串口傳送到上位機。

4.如權利要求1所述的一種無線無源高壓電網測溫系統，其特征在于，還包括：標簽傳感器，所述標簽傳感器上設有單端口SAW諧振器，所述單端口SAW諧振器包括梳狀換能器、放置在梳狀換能器兩側的反射柵以及設置在梳狀換能器底部的壓電材料襯底；所述標簽傳感器向讀卡器反饋諧振頻率信息，以根據所述諧振頻率得到溫度變化。

5.一種無線無源高壓電網測溫系統的工作方法，其特征在于，包括：

射頻接收信號經過接收天線，首先經過射頻前端濾波器進行頻段選擇并通過限幅器件進行功率保護；同時對像頻及帶外信號進行抑制；

然后信號經低噪放進行放大，再經過級聯帶通濾波器對低噪放放大的二次諧波及其它高頻干擾信號進行抑制；同時采用限幅器件進行輸出功率限制；

輸出信號經過混頻器進行下變頻，混頻器輸出的中頻信號依次經過LFP4濾波、中頻帶通濾波器和限幅放大器進行濾波，由中頻放大器驅動輸出；

所述帶通濾波器在帶外設計了兩個陷波點，以消除本振和射頻的二次諧波頻率進入接收電路；

通過DSP處理器輸出進入鎖相環PLL和振蕩器VCO后，經過濾波和轉換開關進行2分頻，再通過功率放大器PA進行衰減放大后送入天線發射輸出；

鎖相環PLL的調整頻帶不小于系統總頻帶，功率放大器PA的增益要求具備一定的調整范圍以滿足不同位置的標簽傳感器信號強度變化，從而防止接收電路的飽和阻塞；而PLL輸出的跳頻間隔則要求滿足溫度測量的最小分辨率要求，PLL的輸入基準晶振的偏移和溫度穩定度要小于溫度測量的精度要求；

所述前端濾波器帶寬為20Mhz，通帶頻率為430~450MHz，帶外阻塞衰減系數不小于20dB。

6.如權利要求5所述的一種無線無源高壓電網測溫系統的工作方法，其特征在于，對接收的RSSI信號強度指示信號的檢測及對接收中頻信號的AD轉換，根據RSSI的大小和接收中頻的處理結果計算出標簽傳感器的諧振頻率并轉換為溫度進而通過串口傳送到上位機。