可无线寻址查询的无源谐振传感器结构及寻址方法技术

本发明专利技术公开了一种可无线寻址查询的无源谐振传感器结构，包括依次连接的用于接收外界查询信号的接收天线、具有三个通带的输入三通带无源滤波器、第一无源混频器、无源谐振传感器、第二无源混频器、输出无源滤波器和用于向查询仪发射输出无源滤波器信号的发射天线；所述输入三通带无源滤波器具有三路输出，其中两路输出输入到第一无源混频器进行混频处理，另一路输出输入到第二无源混频器中与无源谐振传感器的输出进行混频。本发明专利技术可以用任意频率的无源谐振传感器构成无源无线传感器，即实现任何无源谐振传感器的无线查询，通过滤波器参数标识传感器，变化查询信号频率寻址传感器。通过选用高Q值的无源谐振传感器，可以大大提高无源无线传感器的无线查询性能，从而提高传感器的实际传感性能。

【技术实现步骤摘要】
可无线寻址查询的无源谐振传感器结构及寻址方法
本专利技术涉及无源传感器技术，具体涉及一种可无线寻址查询的无源谐振传感器结构。
技术介绍
用无源射频器件制作的传感器，可以实现无源无线传感功能：即传感器可以无源、无线工作，就是用无线电磁波查询传感器，激励产生传感输出信号并通过电磁波无线传回查询仪器，所以传感器无线收/发查询/传感信号，查询电磁波激励产生传感输出，这样就不需要电源供电给传感器工作。目前的无源无线传感器主要采用声表面波传感器实现。由于声表面波传感器的传感查询信号和传感输出信号在同一个频段，具有相同频率，或者频率相差很近，所以无源无线声表面波传感器只能采用“半双工”的时分方式工作，无线传感信号的获取，包括两个分时进行的过程：1)传感查询：由无线传感仪器端发射查询电波，激励声表面波传感器工作；2)传感信号获取：在查询信号间断时，即查询信号为零时，无线获取传感输出信号。所以采用现有的无源无线声表面波传感器，其有效的无线传感输出，是对声表面波器件的非零输入信号结束后的“零输入”响应，显然这样的传感信号只能是一个持续时间有限，而且衰减的瞬态信号。这个传感输出的瞬态过程持续时间和衰减率由声表面波器件的特性确定。在各类声表面波器件中，声表面波谐振器的冲激响应持续时间最长，表明采用声表面波谐振器可以有最长的“零输入”瞬态响应过程，并且瞬态响应的持续时间可随着谐振器的Q值的提高而增加。所以尽管原理上各种类型的声表面波器件都可以制作成无源无线传感器，但是真正应用的无源无线声表面波传感器器，主要采用的是声表面波谐振器，在所有的声表面波器件中，谐振器的无源无线传感距离最长。但是现有的无源无线声表面波传感器无线传感距离十分有限，很难大幅度提高，一个重要原因就是，目前声表面波谐振器的Q值最高只有2000左右。另一方面，采用声表面波元件制作无源传感器，如果要实现器件的无线寻址功能，那么各个声表面波器件的参数必须有所区别。例如，对于声表面波谐振器，只能通过谐振频率的差异来实现寻址，那个各个传感器的谐振频率不同，要求的设计参数就不一样，既增加了器件设计的复杂程度，也会造成传感性能的差异。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的是提供一种可无线寻址查询的无源谐振传感器。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，可无线寻址查询的无源谐振传感器结构，包括依次连接的用于接收外界查询信号的接收天线、具有三个通带的输入三通带无源滤波器、第一无源混频器、无源谐振传感器、第二无源混频器、输出无源滤波器和用于向查询仪发射输出无源滤波器信号的发射天线；所述输入三通带无源滤波器具有三路输出，其中两路输出输入到第一无源混频器进行混频处理，另一路输出输入到第二无源混频器中与无源谐振传感器的输出进行混频。优选的，所述外界查询信号包括查询激励周期T1和传感输出周期T2且T1与T2间无间隔，所述T1、T2均大于(2～5)λ，λ表示无源谐振传感器的时间常数，fr表示无源谐振传感器的谐振频率，Q表示品质因数。优选的，所述的无源谐振器的谐振频率变化范围为BR＝(fr0-Δs,fr0+Δs)且fr0表示无源谐振传感器的零点谐振频率，Δs表示谐振传感器的最大频率变化量带宽；所述输入三通带无源滤波器的三个通带的中心频率分别为和f0+fr0，带宽为2·Δs。优选的，所述外界查询信号为：x(t)＝[cos2π(fo+Δf)t+cos2π(fo-Δf)t]·[u(t)-u(t-T1)]+[cos2π(fo+fr0)t]·[u(t-T1)-u(t-T1-T2)]，其中，f0表示输出无源滤波器的中心频率，u(t)表示阶跃函数，2Δf∈BR。本专利技术的目的之二是提供一种无源谐振传感器结构的寻址方法，由若干个可无线寻址查询的无源谐振传感器结构构成无源谐振传感器阵列，每个可无线寻址查询的无源谐振传感器由结构中的输入三通带无源滤波器和输出无源滤波器的中心频率标识，所述的寻址方法包括以下步骤：S1.向无源谐振传感器阵列发射查询信号；S2.各无源谐振传感器结构接收步骤S1发射的查询信号，各个无源谐振传感器结构只响应其输入三通带无源滤波器通带内的查询信号和通过输出无源滤波内通带内的传感输出信号。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：通过无源谐振传感器中输入三通带无源滤波器中心频率f0+fr0和输出无源滤波器的中心频率fo可以实现无源传感器的寻址，即改变查询仪器发出的查询信号的频率，就可以无线寻址不同的无源传感器。本专利技术可以用任意频率的无源谐振传感器构成无源无线传感器，即实现任何无源谐振传感器的无线查询。通过选用高Q值的无源谐振传感器，可以大大提高无源无线传感器的无线查询性能，从而提高传感器的实际传感性能。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为可无线查询的无源谐振传感器结构；图2为共用天线的可无线查询的无源谐振传感器结构；图3为查询信号时序；图4为本专利技术第一种可无线查询的无源谐振传感器结构的具体电路图；图5为本专利技术第二种可无线查询的无源谐振传感器结构的具体电路图；图6为本专利技术第三种可无线查询的无源谐振传感器结构的具体电路图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。具体的技术实施思路是：可无线查询的无源谐振传感器包括接收天线、输入三通带无源滤波器、无源非线性器件构成的无源混频器、无源谐振传感器、输出无源滤波器和发射天线，如图1示。接收天线用于接收外界查询信号，发射天线用于向查询仪发射输出无源滤波器的输出信号。接收天线、输入三通带无源滤波器、无源非线性器件构成的第一无源混频器、无源谐振传感器、无源非线性器件构成的第二无源混频器、输出无源滤波器和发射天线依次连接。输入三通带无源滤波器具有三路输出，其中两路输出输入到第一无源混频器进行混频处理，另一路输出输入到第二无源混频器与无源谐振传感器的输出进行混频。作为对本实施例的改进，发射天线和接收天线可用同一个天线，其结构如图2所示。查询仪器端产生无线查询信号，并在传感输出周期接收无源传感器的无线传感输出。无线查询信号包含两个周期：查询激励周期T1和传感输出周期T2，查询激励周期在前，传感输出周期在后，两个周期之间无间隔，如图3示。针对上述可无线查询的无源谐振传感器的每个查询周期发射的查询信号是x(t)＝[cos2π(fo+Δf)t+cos2π(fo-Δf)t]·[u(t)-u(t-T1)]+[cos2π(fo+fr0)t]·[u(t-T1)-u(t-T1-T2)]其中u(t)是阶跃函数，对一个无源谐振传感器的一次查询可以包含多个查询周期，每个查询周期中Δf需要变化，直到获得最强的传感输出信号，[cos2π(fo+Δf)t+cos2π(fo-Δf)t]·[u(t)-u(t-T1)]对应于查询激励周期，[cos2π(fo+fr0)t]·[u(t-T1)-u(t-T1-T2)]对应于传感输出周期。无源谐振传感器的谐振频率fr，也就是传感器的传感输出，其变化范围为BR＝(fr0-Δs,fr0+Δs)，fr0为无源谐振传感器的零点谐振频率，且。输入三通带无源滤波器的三个通带的中心频率分别为和f0+fr0，本文档来自技高网...

【技术保护点】
可无线寻址查询的无源谐振传感器结构，其特征在于：包括依次连接的用于接收外界查询信号的接收天线、具有三个通带的输入三通带无源滤波器、第一无源混频器、无源谐振传感器、第二无源混频器、输出无源滤波器和用于向查询仪发射输出无源滤波器信号的发射天线；所述输入三通带无源滤波器具有三路输出，其中两路输出输入到第一无源混频器进行混频处理，另一路输出输入到第二无源混频器中与无源谐振传感器的输出进行混频。

【技术特征摘要】
1.可无线寻址查询的无源谐振传感器结构，其特征在于：包括依次连接的用于接收外界查询信号的接收天线、具有三个通带的输入三通带无源滤波器、第一无源混频器、无源谐振传感器、第二无源混频器、输出无源滤波器和用于向查询仪发射输出无源滤波器信号的发射天线；所述输入三通带无源滤波器具有三路输出，其中两路输出输入到第一无源混频器进行混频处理，另一路输出输入到第二无源混频器中与无源谐振传感器的输出进行混频；所述的无源谐振传感器的谐振频率变化范围为且，表示无源谐振传感器的零点谐振频率，表示无源谐振传感器最大频率变化量；所述输入三通带无源滤波器的三个通带的中心频率分别为、和，带宽为，f0表示输出无源滤波器的中心频率。2.根据权利要求1所述的可无线寻址查询的无源谐振传感器结构，其特征在于：所述外界查询信号包括查询激励周期T1和传感输出周期T2且T1与T2间无间隔，所述T1、T2均大于，，λ表示无源谐振传感器的时间常数，fr表示无源谐振传感器的谐振频率，Q表示品质因数。3.根据权利要求2所述的可无线寻址查询的无源谐振传感器结构，其特征在于：所述外界查询信号为：，其中，表示阶跃函数，。4.根据权利要求1所述的可无线寻址查询的无源谐振传感器结构，其特征在于：所述输入三通带无源滤波器包括输入端分别与接收天线连接的三个无源声表面波滤波器或无源薄膜体波谐振器（F1、F2、F3），其中两个无源声表面波滤波器或无源薄膜体波谐振器（F2、F3）的输出端分别与第一无源混频器连接，另一个无源声表面波滤波器或无源薄膜体波谐振器（F1）的输出端与第二无源混频器连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：文玉梅，李平，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85