[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

说明书

本发明公开了实现LC无源无线传感系统阻抗的自动匹配读出电路及方法，属于测量、测试的技术领域。该电路包括：扫频信号源模块，用于供电并输出扫频信号；检测模块，用于测量LC无源无线传感系统的反射系数的幅值和相位，并传输给控制模块；控制模块，用于控制扫频信号源模块，接收检测模块的信号，并调整阻抗匹配模块的阻抗值；阻抗匹配模块，基于控制模块的信号调整阻抗匹配模块的阻抗值；LC无源无线传感系统，用于检测并无线传输待测信号。本发明能自动执行LC无源无线传感系统的阻抗匹配，增强远距离时的读出信号强度，延长传感距离。

技术领域

本发明涉及LC无源无线传感技术，特别是实现LC无源无线传感系统阻抗自动匹配的读出电路及方法，属于测量、测试的技术领域。

背景技术

LC无源无线传感系统因其结构简单、制造方便、使用寿命长等优点，已经广泛应用于密闭空间、旋转部件、恶劣环境的监测传感，尤其是人体医疗监测，如眼压监测、颅内压力监测和血管压力监测等需要小尺寸无源器件的情况。但LC无源无线传感系统的工作原理是基于电感线圈间的电感耦合，传感距离受限。当传感距离较近时，电感耦合较强，读出信号强度会比较大，但是当传感距离较远时，读出信号强度会减弱，影响读出的准确性。此时可以通过阻抗匹配读出电路及方法，提高LC无源无线传感系统与信号源之间的匹配程度，提高LC无源无线传感系统的远距离读出信号强度和传感距离。

自动阻抗匹配在无线功率传输和射频识别中已被广泛使用，但是它们的工作频率是固定不变的，而LC无源无线传感系统的谐振频率会随环境发生变化，如果使用现有的阻抗自动匹配电路，LC无源无线传感系统的谐振频率将会受到阻抗匹配电路的影响，导致传感器的读出谐振频率发生严重偏移。另外，现有的阻抗自动匹配电路大多使用继电器开关逐个控制电容阵列或者电感阵列的数值变化，会使整个匹配电路的尺寸变大，而且降低匹配的速度。因此需要重新设计适用于LC无源无线传感系统阻抗自动匹配的读出电路及方法，能在不影响LC无源无线传感系统的谐振频率的情况下，增强弱耦合区时的读出信号强度，延长传感距离。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，实现了LC无源无线系统阻抗自动匹配的读出电路及方法，通过在弱耦合区接入匹配阻抗模块并根据带测量变化实时调节匹配阻抗模块的最佳参数，实现LC无源无线传输系统的自动阻抗匹配，增强LC无源无线传感系统在远距离时的读出信号强度，延长无线传感距离，解决了LC无源无线传感系统的谐振频率受阻抗自动匹配电路和距离的影响、弱耦合区的读出信号强度弱、传感距离受限的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

LC无源无线系统阻抗自动匹配的读出电路，包括：

扫频信号源模块，可以输出控制模块设定的扫频信号至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无源无线传感系统的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电路的线圈之间；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，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。

优选地，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，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。