[发明专利]一种射频无线湿度传感系统

说明书

技术领域

本发明属于射频识别领域及无线传感器技术领域，涉及一种无源低成本湿度无线传感系统。

背景技术

现行的无线湿度传感系统一般由带湿度检测功能、完成湿度信号采集终端和完成信号收集终端构成。其中完成湿度信号采集的终端一般采用分立器件与低功耗有源发射机一起构成一个信号采集发射模块。这样构架的无线湿度传感系统，测量精度较高，但是成本高昂，尤其是完成信号采集发送的终端需要多点布置时，一次投入成本大。其次，由于完成信号采集终端发射机为有源设备，其使用供电电池的寿命有限，一次布置完成后尚需要维护。

现有已提出的技术改进方案包括使用无源RFID技术与湿度传感器的结合，但是由于湿度传感部分的高功耗，一般工作距离较近，不适合普及应用。

发明内容

为实现远距离，低成本的无线传输，本发明提出了一种无需使用芯片的无源远距离湿度传感器系统。

为此，本发明采用如下的技术方案：

一种射频无线湿度传感系统，包括由单芯片集成的有源阅读器和无源的无芯片湿度传感器，

所述的单芯片有源阅读器，包括收发天线、环形器、低噪声放大器、混频器、滤波网络、控制模块、频率综合器、跳频发射模块和外部设备；所述的控制模块与外部设备、频率综合器分别相连，完成系统的总体控制与信号处理；所述的频率综合器，用来在控制模块的控制下产生跳频信号和载波频率信号，其所产生的跳频信号经过跳频发射模块发送到环形器，再经过环形器后由收发天线发射，其所产生的载波频率信号被送入混频器的一个输入端；由所述收发天线接收来的射频信号经过所述环形器后被送入低噪声放大器，由低噪声放大器输出的经过放大的射频信号被送入混频器的另一个输入端；混频器输出的下变频信号经过滤波网络滤去高频信号后所得到的基带信号经过放大处理后被送入控制模块；

所述的无源无芯片湿度传感器，包括固定在在陶瓷基底上并涂覆有聚酰乙胺的裸装天线和连接天线两端并作为电阻负载的馈线，用于接收并反射所述的阅读器的发射信号。

作为优选实施方式，所述的控制模块包括相互通信的CPU和DSP以及控制电路和存储电路，所述的CPU通过控制电路控制频率综合器产生在一个频率范围循环的跳频信号，每个频率点持续相同的时间长度；所述的DSP将接收到的基带信号进行幅频响应分析，就此计算出无芯片湿度传感器对应此湿度信息的谐振频率，并将此信息送给CPU，控制模块的存储电路里存储有频率湿度查找表，CPU根据此频率值与频率湿度查找表得到此时湿度传感器处的湿度。

本发明具有以下突出优点：

1、阅读器部分实现了单芯片集成，大大降低了阅读器的成本，顺应大规模应用的需求。

2、控制模块中采用基于MCS-51指令集的CPU内核，具有良好的可配置性和扩展性。

3、采用一个高速数字信号处理DSP电路完成运算与幅频响应分析，更高速快捷的完成实时信号采集与处理。

4、湿度传感器件采用无芯片的天线，成本低廉。

5、湿度传感器件为无源被动响应器件，使用寿命长。

6、所述的湿度传感器的存储电路中，包含一个可设置的频率湿度查找表和一个可设置的跳频信号跳频范围与跳频间隔查找表，方便对系统进行配置。

附图说明

图1是本发明的工作原理图；

图2是本发明的湿度阅读器部分结构框图；

图3是本发明的湿度采集部分示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的无线湿度传感系统由两个部分组成，一个是单芯片集成有源阅读器，另一部分是无源无芯片的湿度传感器。图2是单芯片集成有源阅读器的结构框图。发射链路为无调制的跳频载波信号，阅读器的接收链路解调方式为幅度解调；采用的幅度解调方式为对混频滤波后的基带信号进行较高采样率、较高采样精度的模数转换后，在控制模块中进行分析处理。