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具备多级存储功能的射频能量采集终端的设计与应用

刘大田  
【摘要】:任何电子设备的正常工作都需要能量供给,而传统的无线传感器节点,大多依靠一次性电池来解决能量供给的问题。可是一次性电池,不仅供应的能量是有限的,而且额外的增加了传感器网络节点的后期更换维护成本,还具有一定的环境污染隐患。这不仅限定了无线传感器网络的工作寿命,也不符合当前社会绿色可持续发展的要求。针对这一问题,为了更好的解决无线传感器网络中的能量供给问题,便于其更好的服务社会。本文在广泛调研射频能量采集设备的基础上,自主设计了具备多级存储功能的射频能量采集终端硬件电路,并对硬件电路进行制板、焊接、调试,最终可以支持无线传感器工作,并通过上位机,实时的读取到了传感器节点的数据参数信息。具体研究内容和贡献如下:首先,系统的分析了射频能量采集终端的必要硬件组成及架构,并以此设计了具备多级存储功能的射频能量采集终端硬件电路,根据射频能量采集的基本功能要求,将射频能量采集终端分解为几个必要的模块,并自主设计了电路原理图,针对射频能量采集终端的能量采集天线,能量存储及能量应用模式中的不同设计难点,提出了解决方法。其次,为了测试射频能量采集终端输出是否具有稳定性和实用性,借助了无线传感器节点,使用射频能量采集终端为其供电,并且搭建了的无线传感器节点网络数据传输平台。该无线传感器节点采用PIC处理器控制,包括稳压模块、传感器模块、通信模块、并且采用Mi Wi~(TM)P2P作为信息传输协议,最终实现了对无线传感器的实时数据传输。在测试射频能量采集终端的过程中还结合Friis自由空间能量传播公式,总结归纳出了该系统的能量接收功率,测试了系统的整体性能,为将来射频能量采集的商业化应用提供理论参考。


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