一种915MHz功率可调的大功率射频发射器制造技术

本发明专利技术公开了一种915MHz功率可调的大功率射频发射器，该射频发射器包括振荡器模块、功率放大模块、电源模块以及天线模块。振荡器模块由压控振荡器及2.5V稳压模块组成；功率放大模块由射频功率放大器及微带线组成；电源模块由锂电池、电源插座、12V稳压模块及5V稳压模块组成；天线模块由RFID板状天线组成。本发明专利技术提出的915MHz功率可调的大功率射频发射器可以实现向空间环境持续稳定发射中心频率为915MHz的电磁波，射频发射功率可根据实际需要求进行调节，电磁波方向性集中，能量传输效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频能量产生技术以及射频功率可调技术，尤其涉及一种915MHz功率可调的大功率射频发射器。
技术介绍
无线传感器网络(WSN)的发展存在许多难题亟待解决，其中节点的供能有限已经成为影响无线传感器网络持续稳定工作的最重要因素。针对于当前无线传感器网络发展的最大瓶颈，目前出现了一种基于射频能量收集的无线可充电传感器节点(WRSN)，该类型节点可以自主收集环境中的射频能量，并将射频能量转换为需求的直流电压从而为整个节点持续供电。而如何产生持续稳定的射频能量成为现在的研究热点与难点。目前国内外对射频发射器的研究非常少，针对于无线可充电传感器网络节点所使用的915MHz的频段，目前市面上只有少数的RFID阅读器能够满足915MHz射频发射器的要求，但是它们的发射功率非常小，只能用于RFID节点的读写，而市面上还没有专门针对于无线可充电传感器网络节点的射频发射器。基于射频能量收集的无线可充电传感器网络节点的工作状态与节点的能耗功率、射频发射器的发射功率以及节点到射频发射器的距离有关，为了能够使整个系统达到最优化的能量利用效率，在节点消耗功率和节点距离固定的情况下，我们可根据节点的实际需求来调节射频发射器功率，所以能够控制发射功率的射频发射器对于无线可充电传感器网络节点尤其重要。
技术实现思路
为了克服现有无线可充电传感器网络节点的充电问题，本专利技术提供一种915MHz功率可调的大功率射频发射器。该射频发射器采用电磁辐射的射频能量发射方式，可以实现向空间环境持续稳定发射中心频率为915MHz的电磁波，射频发射功率可根据实际需求进行调节，电磁波方向性集中，能量传输效率高。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:一种915MHz功率可调的大功率射频发射器，该射频发射器包括振荡器模块、功率放大模块、电源模块以及天线模块。振荡器模块由压控振荡器及2.5V稳压模块组成；功率放大模块由射频功率放大器及微带线Ml、M2组成；电源模块由锂电池、电源插座、12V稳压模块及5V稳压模块组成;天线模块由RFID板状天线组成。振荡器模块与功率放大模块相连，功率放大模块与天线模块相连，电源模块分别与振荡器模块及功率放大模块相连。进一步地，所述压控振荡器采用915MHz中心频率的窄带压控振荡器芯片Ul，2.5V稳压模块主要由正向低压降稳压器芯片U5、贴片电容CS以及钽电容C9、C10组成，射频功率放大器采用大功率射频三极管放大器U2，微带线采用50欧姆表面微带线结构，锂电池采用15V磷酸铁锂电池组，电源插座采用三脚直插直流插座，12V稳压模块由低压差三端稳压芯片U3、铝电解电容Cl、钽电容C2?C3、绕线电感L1、钽电容C5组成，5V稳压模块由三端中电流正向电压稳压器芯片U4、贴片电容C6、贴片电阻R1、电位器R2、电感L2、贴片电容C7组成，RFID板状天线采用中心频率为915MHz的右旋圆极化RFID板状天线；其中窄带压控振荡器芯片Ul的置地引脚1、3?5、7?8、9、11?13、15?16号引脚分别于地连接，窄带压控振荡器芯片Ul的频率控制引脚分别与钽电容ClO的正端和正向低压降稳压器芯片U5的输出引脚连接，窄带压控振荡器芯片Ul的信号调制引脚悬空，窄带压控振荡器芯片Ul的信号输出引脚与50欧姆微带线Ml的一端连接，窄带压控振荡器芯片Ul的电源输入引脚与三端中电流正向电压稳压器芯片U4的输出引脚连接，正向低压降稳压器芯片U5的输入引脚分别与钽电容C9的正端、贴片电容CS的一端以及三端中电流正向电压稳压器芯片U4的输出引脚连接，正向低压降稳压器芯片U5的置地引脚、钽电容Cl O的负端、钽电容C9的负端、贴片电容C8的另一端都与地连接；大功率射频三极管放大器U2的输入引脚与50欧姆微带线Ml的另一端连接，大功率射频三极管放大器U2的栅极输入电压引脚分别与贴片电容C7和绕线电感L2的一端连接，大功率射频三极管放大器U2的源极输入电压引脚分别与钽电容C5的正端、贴片电容C4的一端以及绕线电感LI的一端连接，大功率射频三极管放大器U2的输出引脚与50欧姆微带线M2的一端连接；三脚直插直流插座Pl的输入引脚分别与15V磷酸铁锂电池组BI的正引脚、三端中电流正向电压稳压器芯片U4的输入引脚、低压差三端稳压芯片U3的输入引脚以及铝电解电容Cl的正端连接，三脚直插直流插座PI的置地引脚与地连接，三脚直插直流插座Pl的电源开关引脚与15V磷酸铁锂电池组BI的负端连接，三端中电流正向电压稳压器芯片U4的输出引脚分别与贴片电容C6的一端以及贴片电阻Rl的一端连接，贴片电阻Rl的另一端分别与电位器R2的一端以及绕线电感L2的一端连接，绕线电感L2的另一端分别与电容C7的一端以及大功率射频三极管放大器U2的栅极输入电压引脚连接，三端中电流正向电压稳压器芯片U4的置地引脚、贴片电容C6的另一端、电位器R2的另一端、贴片电容C7的另一端都与地连接，低压差三端稳压芯片U3的输出引脚分别与钽电容C2?C3的正端、绕线电感LI的一端连接，绕线电感的LI另一端分别与贴片电容C4的一端、钽电容C5的正端及大功率射频三极管放大器U2的源极输入电压引脚连接，低压差三端稳压芯片U3的置地引脚、铝电解电容Cl的负端、钽电容C2?C3的负端、贴片电容C4的另一端、钽电容C5的负端都与地连接；中心频率为915MHz的右旋圆极化RFID板状天线的置地引脚都与地连接，中心频率为915MHz的右旋圆极化RFID板状天线的输入弓I脚与50欧姆微带线M2的另一端连接。本专利技术具有的有益效果是:I)本专利技术采用压控振荡器产生射频信号，其输出频率在902MHz?928MHz这个频段内进行调节，可以满足不同节点的能量接收频段的需求。2)本专利技术采用了右旋圆极化的RFID板状天线，覆盖面积广，可同时为多个节点进行充电，能量集中性高，空间散射消耗的能量少。3)本专利技术的射频发射功率可调，可以根据节点的实际需求来调节发射功率，进一步地优化系统的能量利用效率。4)PCB板采用了大面积的过孔和敷铜，增加散热性能，外壳采用铝腔屏蔽，可提高射频电路的抗干扰和抗噪声性能。5)功率放大器采用大功率输出器件，可满足大功率应用的需求，其915MHz射频信号输出功率最高可达20W。【附图说明】图1是本专利技术的整体结构框图；图2是本专利技术的整体电路原理图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，描述了一种915MHz功率可调的大功率射频发射器的整体结构。该射频发射器包括振荡器模块、功率放大模块、电源模块以及天线模块。振荡器模块由压控振荡器及2.5V稳压模块组成，稳压模块输出的2.5V稳定直流电压与压控振荡器的频率控制引脚连接，控制压控振荡器产生915MHz的时钟信号;功率放大模块由射频功率放大器及微带线M1、M2组成，功率放大模块将输入为5dBm的射频信号放大至30dBm以上，同时可以调节输出功率大小，功率放大模块经过微带线的阻抗匹配后分别与振荡器模块和天线模块连接；电源模块由锂电池、电源插座、12V稳压模块及5V稳压模块组成，用于为振荡器模块、功率放大模块供电，同时输出的5V直流电压经过分压可控制功率放大模块的输出电压，电源模块经过整流滤波后与振荡器模块和功率放大模块连接;天线模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种915MHz功率可调的大功率射频发射器，其特征在于，该射频发射器包括振荡器模块、功率放大模块、电源模块以及天线模块。振荡器模块由压控振荡器及2.5V稳压模块组成；功率放大模块由射频功率放大器及微带线M1、M2组成，电源模块由锂电池、电源插座、12V稳压模块及5V稳压模块组成；天线模块由RFID板状天线组成。振荡器模块与功率放大模块相连，功率放大模块与天线模块相连，电源模块分别与振荡器模块及功率放大模块相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈硕，陈积明，史治国，贺诗波，程鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33