[发明专利]实现LC无源无线传感系统阻抗自动匹配的读出电路及方法

权利要求书

1.实现LC无源无线传感系统阻抗自动匹配的读出电路，其特征在于，包括：

扫频信号源模块，输出控制模块设定频率的扫频信号至LC无源无线传感系统读出电路的供电端口；

检测模块，接在LC无源无线传感系统读出电路进线上，检测LC无源无线传感系统反射系数的幅值和相位；

匹配阻抗模块，在收到控制模块输出的接入指令时串接在检测模块与读出线圈之间；及，

控制模块，向扫频信号源模块发送设定频率，根据检测模块上传的LC无源无线传感系统反射系数的幅值和相位判断系统是否工作于弱耦合区，所述判断系统是否工作于弱耦合区的方法为：计算N个子系统在扫频信号各频点下的阻抗实部后查找阻抗实部极大值及其对应的频率点，在不满足N-1个子系统的阻抗实部具有极大值且极大值大于扫频信号源模块内阻这一条件时，系统工作于弱耦合区；在系统工作于弱耦合区时向匹配阻抗模块发送接入指令，检测接入匹配阻抗模块后N-1个子系统在扫频信号所有频率点下的反射系数并根据所检测的反射系数最小幅值确定匹配阻抗模块的最佳参数及其对应的子系统探测频率，N个子系统中的每一个子系统由读出电路以及一个与读出电路电感耦合的LC无源无线传感器组成，N为大于或等于1的整数；

所述系统在扫频信号各频点下的阻抗实部与对应频点下反射系数幅值和相位的关系为：其中，ReZ_i为系统在扫频信号第i个频点下的阻抗实部，|Γ_i|和为扫频信号第i个频点下反射系数的幅值和相位，Z₀为所述扫频信号源模块的内阻。

2.根据权利要求1所述实现LC无源无线传感系统阻抗自动匹配的读出电路，其特征在于，所述扫频信号源模块包括依次连接的DDS频率合成器、滤波器和放大器，所述DDS频率合成器用于产生控制模块设定频率的扫频信号，滤波器和放大器依次对DDS频率合成器生成的扫频信号进行滤波处理和放大处理。

3.根据权利要求1所述实现LC无源无线传感系统阻抗自动匹配的读出电路，其特征在于，所述检测模块包括定向耦合器、幅相检测芯片和放大器，所述定向耦合器接在读出电路进线上，幅相检测芯片接收定向耦合器检测的系统入射波信号和反射波信号后输出系统反射系数的幅值和相位，放大器对幅相检测芯片输出的系统反射系数的幅值和相位进行放大处理。

4.根据权利要求1所述实现LC无源无线传感系统阻抗自动匹配的读出电路，其特征在于，所述匹配阻抗模块包括可控电阻和可控电容串联组成的支路以及接在支路两端的可控开关，可控开关在收到控制模块输出的接入指令时断开。

5.根据权利要求1所述实现LC无源无线传感系统阻抗自动匹配的读出电路，其特征在于，所述控制模块包括：

按键，用于输入设定频率；

单片机，向扫频信号源模块发送设定频率，根据检测模块上传的LC无源无线传感系统反射系数的幅值和相位判断系统是否工作于弱耦合区，在系统工作于弱耦合区时向匹配阻抗模块发送接入指令，根据LC无源无线传感系统接入匹配阻抗模块后在扫频信号各频率点下反射系数的最小幅值确定匹配阻抗模块的最佳参数及其对应的系统探测频率；及，

显示屏，输出系统探测频率。

6.LC无源无线传感系统，其特征在于，包括权利要求1至5中任意一项所述读出电路以及至少一个与读出电路电感耦合的LC无源无线传感器。

7.实现权利要求6所述LC无源无线传感系统的阻抗自动匹配的方法，其特征在于，针对每一个LC无源无线传感器与读出电路构成的子系统，初始化系统工作于未接入匹配阻抗模块的状态下，检测系统在扫频信号各频点下反射系数的幅值和相位后判断系统是否工作于弱耦合区，在系统工作于弱耦合区时接入匹配阻抗模块，检测接入匹配阻抗模块后N-1个子系统在扫频信号所有频率点下的反射系数并根据所检测的反射系数最小幅值确定匹配阻抗模块的最佳参数及其对应的子系统探测频率，N为子系统个数。