天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统及其天线参数测控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统及其天线参数测控方法，天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，包括以太交换机、主机、信号智能处理端子、天线智能测控拓扑、叠插式插头和智能标签阻抗采样插座，本发明专利技术解决目前电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据，无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性，无法构建、运行实验的数字双胞胎等技术问题。本发明专利技术中天线参数测控方法以天线智能测控拓扑为基础，以接收功率、误码率和识别速率为根据，通过筛选调整参数，以三闭环，循环迭代方式对天线的Q值、发射功率、中心频率、谐波抑制进行优化调节，改善了信号的接收质量与系统的反应速度。

【技术实现步骤摘要】
天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统及其天线参数测控方法
本专利技术涉及电气拓扑识别系统
，特别涉及一种智能实验岛电气拓扑识别系统及其天线参数测控方法。
技术介绍
目前，电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据；无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性；无法构建、运行实验的数字双胞胎。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，以解决现有电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据；无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性；无法构建、运行实验的数字双胞胎等技术问题；同时解决智能标签阻抗采样插座分散灵活部署，多天线自动切换，阻抗智能匹配和多点分时采样RFID标签的问题。本专利技术天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，包括以太交换机、主机、信号智能处理端子、天线智能测控拓扑、叠插式插头和智能标签阻抗采样插座，所述天线智能测控拓扑设置在信号智能处理端子上；所述叠插式插头包括插头前部、插头导电体芯、插头后部和插头外壳；所述的插头前部包括管状的前绝缘护套、设置在前绝缘护套外侧面上的直槽体和设置在直槽体中的阻抗连接片A，所述阻抗连接片A上具有突出直槽体的弹性凸起部和伸出绝缘护套后端的插接端部；所述的插头导电体芯包括实验信号导电体、导电弹簧套、装配固定环和连接导线；实验信号导电体为前端封闭的管状结构，装配固定环设置在实验信号导电体的中部，导电弹簧套固定在实验信号导电体的前半段外表面上，连接导线的一端焊接在实验信号导电体的后半段外表面上；所述的插头后部包括后绝缘护套、智能标签天线线圈、阻抗连接片B、部署有智能标签和阻抗的电路板、阻抗连接导线及连接耳，所述的智能标签天线线圈设置在后绝缘护套的外表面上，后绝缘护套的后半段的内孔面上设置有与前绝缘护套的外侧面上直槽体插接配合的直凹槽，所述的阻抗连接片B的后半段设置在直凹槽中，后绝缘护套的前半段上设置有安装阻抗连接片B的前半段的插孔；绝缘护套的外侧面上设置有固定电路板的连接板，绝缘护套的外侧面上还设置有固定连接耳的安装孔，所述连接耳与阻抗连接片B连接，所述阻抗连接导线的一端经安装孔与阻抗连接片B连接，阻抗连接导线的另一端与电路板上部署的阻抗连接；所述的智能标签天线线圈与电路板上部署的智能标签连接，在标签靠近信号智能处理端子时智能标签信息被读取；智能标签用于标定电气连接拓扑和记录电气连接事件，智能标签内的信息通过主机修改；所述插头前部插装在插头外壳中，且前绝缘护套的前半部伸出插头外壳，前绝缘护套上阻抗连接片A上的弹性凸起部位于插头外壳的外部；所述插头导电体芯的前半段插装在前绝缘护套的内孔中，且插头导电体芯通过装配固定环固定在前绝缘护套中；所述插头后部插装在插头外壳中，阻抗连接片A的插接端部插在后绝缘护套上的插孔中并压在阻抗连接片B上；插头导电体芯的后半段插装在后绝缘护套的内孔中；在后一个叠插式插头插装在前一个叠插式插头上时，后一个叠插式插头的前绝缘护套上的直槽体插装在前一个叠插式插头的后绝缘护套上的直凹槽中，后一个叠插式插头的阻抗连接片A上的弹性凸起部压在前一个叠插式插头的阻抗连接片B上，从而使前一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗与后一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗构成并联关系；后一个叠插式插头的实验信号导电体的前半段插装在前一个叠插式插头的实验信号导电体的后半段中；所述的智能标签阻抗采样插座包括插座体，所述插座体的上端设置有触发信号按钮、实验信号插座孔、环槽状的阻抗取样涧和用于读取智能标签的天线，实验信号插座孔和阻抗取样涧同轴布置，实验信号插座孔和阻抗取样涧之间形成实验信号插头套，阻抗取样涧内设置有阻抗取样片；所述插座体的下端设置有实验信号连接端子、与阻抗取样片连接的阻抗取样端子、与触发信号按钮连接的触发按钮信号端子和与天线连接的天线端子；在叠插式插头插装在智能标签阻抗采样插座上时，叠插式插头的前绝缘护套插在阻抗取样涧中，阻抗连接片A上的弹性凸起部压在阻抗取样片上，插头导电体芯的前半段插在实验信号插座孔中，插头导电体芯的前端与实验信号连接端子的后端连接，实验信号连接端子、阻抗取样端子和触发按钮信号端子分别通过导线与信号智能处理端子连接；所述天线智能测控拓扑包括天线接入控制拓扑、阻抗匹配阵列拓扑、发射频率调整拓扑和谐波抑制拓扑，所述天线接入控制拓扑用于将智能标签阻抗采样插座上的天线分时接入信号智能处理端子，所述阻抗匹配阵列拓扑用于优化天线谐振频率、降低噪声和调整Q值，所述发射频率调整拓扑用于改变天线发射的中心频率；所述谐波抑制拓扑用于抑制天线的谐波分量；所述信号智能处理端子至少为一个，每个信号智能处理端子与若干个智能标签阻抗采样插座连接；信号智能处理端子与以太交换机连接，或者信号智能处理端子与主机连接；信号智能处理端子用于采集阻抗数据、采集处理按钮触发信号、采集智能标签信息、存储相应的数据和收发网络通讯数据；所述主机与以太交换机连接，所述主机用于收发信号智能处理端子的信息、计算连接后的实验电气拓扑、比对原理拓扑、智能标签信息写入、信息显示和网络通讯服务。进一步，所述主机包括由数据总线、地址总线和控制总线组成的第一数据地址控制总线、第一SPI总线、第一电源总线、第一电源模块、标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一USB接口转换模块、显示模块、键盘模块、第一单片机最小系统；所述的第一电源模块与电源总线连接；标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一USB接口转换模块、显示模块、键盘模块和第一单片机最小系统分别与第一数据地址控制总线、第一SPI总线和第一电源总线连接。进一步，所述的第一单片机最小系统为采用MSP430F5529单片机的MSP430最小系统，所述的标签读写模块为采用TRF7960芯片的7960RFID标签读写模块；所述的第一数据与程序存储模块包括采用MX25L6436芯片的MX25L6436数据与程序存储模块和采用MX35LFGE芯片的MX35LFGE数据与程序存储模块；所述的第一以太网总线接口模块为采用CH395芯片的CH395以太网总线接口模块；所述的显示模块为采用RA8876芯片的显示模块；所述的键盘模块采用CH451芯片的键盘模块。进一步，所述信号智能处理端子包括由数据总线、地址总线、控制总线组成的第二数据地址控制总线、第二SPI总线、第二电源总线、第二电源模块、天线匹配与标签识别拓扑、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二USB接口转换模块、JATG监测接口模块、按钮触发信号接口、编码信号接口电路、按钮地址计算模块、插头阻抗接口、插头阻抗采样计算拓扑和第二单片机最小系统；第二电源模块与第二电源总线连接；第二单片机最小系统与第二数据地址控制总线和第二SPI总线连接；天线匹配与标签识别拓扑、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二USB接口转换模块及JATG监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：包括以太交换机、主机、信号智能处理端子、天线智能测控拓扑、叠插式插头和智能标签阻抗采样插座，所述天线智能测控拓扑设置在信号智能处理端子上；/n所述叠插式插头包括插头前部、插头导电体芯、插头后部和插头外壳；/n所述的插头前部包括管状的前绝缘护套、设置在前绝缘护套外侧面上的直槽体和设置在直槽体中的阻抗连接片A，所述阻抗连接片A上具有突出直槽体的弹性凸起部和伸出绝缘护套后端的插接端部；/n所述的插头导电体芯包括实验信号导电体、导电弹簧套、装配固定环和连接导线；实验信号导电体为前端封闭的管状结构，装配固定环设置在实验信号导电体的中部，导电弹簧套固定在实验信号导电体的前半段外表面上，连接导线的一端焊接在实验信号导电体的后半段外表面上；/n所述的插头后部包括后绝缘护套、智能标签天线线圈、阻抗连接片B、部署有智能标签和阻抗的电路板、阻抗连接导线及连接耳，所述的智能标签天线线圈设置在后绝缘护套的外表面上，后绝缘护套的后半段的内孔面上设置有与前绝缘护套的外侧面上直槽体插接配合的直凹槽，所述的阻抗连接片B的后半段设置在直凹槽中，后绝缘护套的前半段上设置有安装阻抗连接片B的前半段的插孔；绝缘护套的外侧面上设置有固定电路板的连接板，绝缘护套的外侧面上还设置有固定连接耳的安装孔，所述连接耳与阻抗连接片B连接，所述阻抗连接导线的一端经安装孔与阻抗连接片B连接，阻抗连接导线的另一端与电路板上部署的阻抗连接；所述的智能标签天线线圈与电路板上部署的智能标签连接，在标签靠近信号智能处理端子时智能标签信息被读取；智能标签用于标定电气连接拓扑和记录电气连接事件，智能标签内的信息通过主机修改；/n所述插头前部插装在插头外壳中，且前绝缘护套的前半部伸出插头外壳，前绝缘护套上阻抗连接片A上的弹性凸起部位于插头外壳的外部；所述插头导电体芯的前半段插装在前绝缘护套的内孔中，且插头导电体芯通过装配固定环固定在前绝缘护套中；所述插头后部插装在插头外壳中，阻抗连接片A的插接端部插在后绝缘护套上的插孔中并压在阻抗连接片B上；插头导电体芯的后半段插装在后绝缘护套的内孔中；/n在后一个叠插式插头插装在前一个叠插式插头上时，后一个叠插式插头的前绝缘护套上的直槽体插装在前一个叠插式插头的后绝缘护套上的直凹槽中，后一个叠插式插头的阻抗连接片A上的弹性凸起部压在前一个叠插式插头的阻抗连接片B上，从而使前一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗与后一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗构成并联关系；后一个叠插式插头的实验信号导电体的前半段插装在前一个叠插式插头的实验信号导电体的后半段中；/n所述的智能标签阻抗采样插座包括插座体，所述插座体的上端设置有触发信号按钮、实验信号插座孔、环槽状的阻抗取样涧和用于读取智能标签的天线，实验信号插座孔和阻抗取样涧同轴布置，实验信号插座孔和阻抗取样涧之间形成实验信号插头套，阻抗取样涧内设置有阻抗取样片；所述插座体的下端设置有实验信号连接端子、与阻抗取样片连接的阻抗取样端子、与触发信号按钮连接的触发按钮信号端子和与天线连接的天线端子；/n在叠插式插头插装在智能标签阻抗采样插座上时，叠插式插头的前绝缘护套插在阻抗取样涧中，阻抗连接片A上的弹性凸起部压在阻抗取样片上，插头导电体芯的前半段插在实验信号插座孔中，插头导电体芯的前端与实验信号连接端子的后端连接，实验信号连接端子、阻抗取样端子和触发按钮信号端子分别通过导线与信号智能处理端子连接；/n所述天线智能测控拓扑包括天线接入控制拓扑、阻抗匹配阵列拓扑、发射频率调整拓扑和谐波抑制拓扑，所述天线接入控制拓扑用于将智能标签阻抗采样插座上的天线分时接入信号智能处理端子，所述阻抗匹配阵列拓扑用于优化天线谐振频率、降低噪声和调整Q值，所述发射频率调整拓扑用于改变天线发射的中心频率；所述谐波抑制拓扑用于抑制天线的谐波分量；/n所述信号智能处理端子至少为一个，每个信号智能处理端子与若干个智能标签阻抗采样插座连接；信号智能处理端子与以太交换机连接，或者信号智能处理端子与主机连接；信号智能处理端子用于采集阻抗数据、采集处理按钮触发信号、采集智能标签信息、存储相应的数据和收发网络通讯数据；/n所述主机与以太交换机连接，所述主机用于收发信号智能处理端子的信息、计算连接后的实验电气拓扑、比对原理拓扑、智能标签信息写入、信息显示和网络通讯服务。/n...

【技术特征摘要】
1.天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：包括以太交换机、主机、信号智能处理端子、天线智能测控拓扑、叠插式插头和智能标签阻抗采样插座，所述天线智能测控拓扑设置在信号智能处理端子上；
所述叠插式插头包括插头前部、插头导电体芯、插头后部和插头外壳；
所述的插头前部包括管状的前绝缘护套、设置在前绝缘护套外侧面上的直槽体和设置在直槽体中的阻抗连接片A，所述阻抗连接片A上具有突出直槽体的弹性凸起部和伸出绝缘护套后端的插接端部；
所述的插头导电体芯包括实验信号导电体、导电弹簧套、装配固定环和连接导线；实验信号导电体为前端封闭的管状结构，装配固定环设置在实验信号导电体的中部，导电弹簧套固定在实验信号导电体的前半段外表面上，连接导线的一端焊接在实验信号导电体的后半段外表面上；
所述的插头后部包括后绝缘护套、智能标签天线线圈、阻抗连接片B、部署有智能标签和阻抗的电路板、阻抗连接导线及连接耳，所述的智能标签天线线圈设置在后绝缘护套的外表面上，后绝缘护套的后半段的内孔面上设置有与前绝缘护套的外侧面上直槽体插接配合的直凹槽，所述的阻抗连接片B的后半段设置在直凹槽中，后绝缘护套的前半段上设置有安装阻抗连接片B的前半段的插孔；绝缘护套的外侧面上设置有固定电路板的连接板，绝缘护套的外侧面上还设置有固定连接耳的安装孔，所述连接耳与阻抗连接片B连接，所述阻抗连接导线的一端经安装孔与阻抗连接片B连接，阻抗连接导线的另一端与电路板上部署的阻抗连接；所述的智能标签天线线圈与电路板上部署的智能标签连接，在标签靠近信号智能处理端子时智能标签信息被读取；智能标签用于标定电气连接拓扑和记录电气连接事件，智能标签内的信息通过主机修改；
所述插头前部插装在插头外壳中，且前绝缘护套的前半部伸出插头外壳，前绝缘护套上阻抗连接片A上的弹性凸起部位于插头外壳的外部；所述插头导电体芯的前半段插装在前绝缘护套的内孔中，且插头导电体芯通过装配固定环固定在前绝缘护套中；所述插头后部插装在插头外壳中，阻抗连接片A的插接端部插在后绝缘护套上的插孔中并压在阻抗连接片B上；插头导电体芯的后半段插装在后绝缘护套的内孔中；
在后一个叠插式插头插装在前一个叠插式插头上时，后一个叠插式插头的前绝缘护套上的直槽体插装在前一个叠插式插头的后绝缘护套上的直凹槽中，后一个叠插式插头的阻抗连接片A上的弹性凸起部压在前一个叠插式插头的阻抗连接片B上，从而使前一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗与后一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗构成并联关系；后一个叠插式插头的实验信号导电体的前半段插装在前一个叠插式插头的实验信号导电体的后半段中；
所述的智能标签阻抗采样插座包括插座体，所述插座体的上端设置有触发信号按钮、实验信号插座孔、环槽状的阻抗取样涧和用于读取智能标签的天线，实验信号插座孔和阻抗取样涧同轴布置，实验信号插座孔和阻抗取样涧之间形成实验信号插头套，阻抗取样涧内设置有阻抗取样片；所述插座体的下端设置有实验信号连接端子、与阻抗取样片连接的阻抗取样端子、与触发信号按钮连接的触发按钮信号端子和与天线连接的天线端子；
在叠插式插头插装在智能标签阻抗采样插座上时，叠插式插头的前绝缘护套插在阻抗取样涧中，阻抗连接片A上的弹性凸起部压在阻抗取样片上，插头导电体芯的前半段插在实验信号插座孔中，插头导电体芯的前端与实验信号连接端子的后端连接，实验信号连接端子、阻抗取样端子和触发按钮信号端子分别通过导线与信号智能处理端子连接；
所述天线智能测控拓扑包括天线接入控制拓扑、阻抗匹配阵列拓扑、发射频率调整拓扑和谐波抑制拓扑，所述天线接入控制拓扑用于将智能标签阻抗采样插座上的天线分时接入信号智能处理端子，所述阻抗匹配阵列拓扑用于优化天线谐振频率、降低噪声和调整Q值，所述发射频率调整拓扑用于改变天线发射的中心频率；所述谐波抑制拓扑用于抑制天线的谐波分量；
所述信号智能处理端子至少为一个，每个信号智能处理端子与若干个智能标签阻抗采样插座连接；信号智能处理端子与以太交换机连接，或者信号智能处理端子与主机连接；信号智能处理端子用于采集阻抗数据、采集处理按钮触发信号、采集智能标签信息、存储相应的数据和收发网络通讯数据；
所述主机与以太交换机连接，所述主机用于收发信号智能处理端子的信息、计算连接后的实验电气拓扑、比对原理拓扑、智能标签信息写入、信息显示和网络通讯服务。


2.根据权利要求1所述的天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：
所述主机包括由数据总线、地址总线和控制总线组成的第一数据地址控制总线、第一SPI总线、第一电源总线、第一电源模块、标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一USB接口转换模块、显示模块、键盘模块、第一单片机最小系统；
所述的第一电源模块与电源总线连接；
标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一USB接口转换模块、显示模块、键盘模块和第一单片机最小系统分别与第一数据地址控制总线、第一SPI总线和第一电源总线连接。


3.根据权利要求2所述的天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：所述的第一单片机最小系统为采用MSP430F5529单片机的MSP430最小系统，所述的标签读写模块为采用TRF7960芯片的7960RFID标签读...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨倩，钱微，兰翰扬，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50