一种射频双载波唤醒系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种射频双载波唤醒系统及方法，系统包括发射装置和接收装置；发射装置包括键控制器、微控制单元MCU、锁相环PLL、第一、第二射频电路；两路射频电路均由天线ANT、功放PA、声表面滤波器SAW、高Q值带通滤波器LRC顺序电连接构成；键控制器、MCU和PLL顺序电连接后，分别与两路射频电路电连接；MCU还分别与两路PA电连接，接收装置包括第一接收电路、第二接收电路、或门电路和远程测控终端RTU；两路接收电路均由天线ANT、高Q值带通滤波器LRC和比较器顺序电连接组成；两路接收电路的比较器与或门电路和远程测控终端RTU顺序电连接。本发明专利技术能够使用低功耗接收机，能够远程通过射频的方式，将测控终端唤醒，同时考虑抗干扰能力并易于布置天线。并易于布置天线。并易于布置天线。

A RF dual carrier wake-up system and method

【技术实现步骤摘要】
一种射频双载波唤醒系统及方法


[0001]本专利技术属于物联网
，涉及一种射频双载波唤醒系统及方法，具体涉及一种基于射频双载波唤醒水利远程测控终端的系统及方法。

技术介绍

[0002]远程测控终端（RTU）是一种可部署在远离数据采集与监视控制系统(SCADA)或恶劣工业现场环境的智能单元。具有远程数据采集、控制和通信功能。
[0003]在水利应用中，RTU的安装位置一般设计在井下，立杆上，或者桥梁结构中央等，不易被触碰或破坏的位置，保证了安全性的同时，也为设备维护带来了极大的不便。而且由于RTU设备经常处于休眠模式下，常用的远程维护手段如蓝牙、WIFI等并不能一直处于在线或者广播的状态，所以需要一种能够远程将水利远程终端唤醒的手段。
[0004]目前市面上有一些射频唤醒方案，但都有其适用范围和局限性，某些设计采用射频调制解调的方式进行通信，例如用AS3903解调信号（龚冰青,王缓缓.低功耗射频触发唤醒电路设计[J].电子科技,2013,26(10):151
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155），其优势是功耗低，由特征码解调，抗干扰能力强，但缺点也恰恰是解调的复杂性，使得其唤醒成功率不高，而且AS3903仅支持150kHz的信号频率，其天线波长过长，不容易布置天线。还有些设计使用了TLV24X系列芯片（唐云建,梁山,冯会伟等.低功耗射频唤醒无线传感器网络设计[J].传感技术学报,2007,20(10):2328
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2332）作为接收信号放大器，其带宽仅5kHz，并不适用于射频信号的放大。在射频FSK应用中，TI的CC11XX系列是目前使用率比较高的芯片（于飞,曹炳尧,张俊杰.基于CC1101的智能门锁无线低功耗休眠唤醒机制设计[J].电子测量技术,2019,42(17):142
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147），但是待机功耗在10mA左右，并不适合低功耗的应用环境。
[0005]综上，唤醒远程测控终端，尤其是水利应用中，需要一种能够使用低功耗接收机，能够远程(10m)通过射频的方式，将测控终端唤醒，同时考虑抗干扰能力并易于布置天线的方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种能够使用低功耗接收机，能够远程(10m)通过射频的方式，将测控终端唤醒，同时考虑抗干扰能力并易于布置天线的射频双载波唤醒系统及方法。
[0007]本专利技术的系统所采用的技术方案是：一种射频双载波唤醒系统，包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括发射按键、微控制单元MCU、锁相环控制器PLL、第一射频电路和第二射频电路；所述第一射频电路和第二射频电路均由第一射频放大器PA、高Q值带通滤波电路LRC、第二射频放大器PA和天线元件ANT顺序电连接构成；所述发射按键、微控制单元MCU和锁相环控制器PLL顺序电连接后，分别与所述第一射频电路和第二射频电路电连接；所述微控制单元MCU还分别与所述第一射频电路的第一射频放大器PA电连接，与所述第二
射频电路的第一射频放大器PA电连接；所述接收装置包括第一接收电路、第二接收电路、或门电路和远程测控终端RTU；所述第一接收电路和第二接收电路均由天线元件ANT、高Q值带通滤波电路LRC和比较器顺序电连接组成；所述第一接收电路、第二接收电路并联连接后与所述或门电路和远程测控终端RTU顺序电连接。
[0008]作为优选，所述锁相环控制器PLL与所述第一射频电路的第一射频放大器PA之间设置有声表面波滤波电路SAW。
[0009]作为优选，所述锁相环控制器PLL与所述第二射频电路的第一射频放大器PA之间设置有声表面波滤波电路SAW。
[0010]作为优选，所述比较器具有1.6~6.5V的宽供电范围，且消耗待机电流不高于1uA的器件。
[0011]作为优选，所述天线元件ANT为12dBi以上的鞭状天线，保证系统总增益在55dB以上。
[0012]作为优选，所述或门电路是具有集电极开漏特征，且待机功耗仅小于0.5uA的器件。
[0013]作为优选，所述高Q值带通滤波电路LRC包括电感L4、L5、L52，电阻R33、R34、R348、R35、电容C32、C17、C19、C21；其中电感L4的一端接输出口ANT，另一端接电阻R33的一端；电阻R33的另一端与电容C17的一端、电阻R348的一端、电感L52的一端、电容C19的一端电性连接；电容C19的另一端与电阻R35的一端电性连接，同时作为输出端RF；电阻R35的另一端与C21的一端电性连接，且接地；电容C17、C23、电阻R348、电感L52并联连接；电容C21的另一端与电感L52另一端、电阻R348的另一端、电容C17的另一端、电容C23的另一端、电阻R34的一端电性连接；电阻R34的另一端与电感L5的一端电性连接；电感L5的另一端接地。
[0014]作为优选，所述高Q值带通滤波电路LRC电路板板厚1mm，板材为FR4基板，介电常数4.2，线宽底部0.9mm，顶部0.8mm，铺铜T1为1盎司，R33和R34为0.5Ω。
[0015]本专利技术的方法所采用的技术方案是：一种射频双载波唤醒方法，采用所述的射频双载波唤醒系统；包括以下步骤：步骤1：维护人员手持发射装置接近待唤醒接收装置，触发发射按键，微控制单元MCU检测到触发信号后，控制锁相环控制器PLL分别倍频本振到275MHz和600MHz；步骤2：所述微控制单元MCU通过控制所述第一射频放大器PA和第二射频放大器PA的供电和直流偏置，使其放大和断开载波，实现OOK调制；步骤3：OOK调制信号通过低通滤波电路LRC将高频的直流分量过滤成比较器可识别的比较电平，实现翻转；步骤4：默认情况下，比较器输出级集电极开路，输出高电平，此时不影响远程测控终端RTU休眠；当射频载波信号出现时，逐渐高于比较参考电平V
REF
，此时比较器翻转，产生一个下降沿，触发RTU的中断，唤醒远程测控终端RTU。
[0016]相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术使用275MHz和600MHz作为两种射频载波，可有效避免外界单一干扰；275MHz和600MHz同为25MHz本振的整数倍，可使用低成本锁相环；275MHz和600MHz分别是25MHz的11倍和24倍，其同频谐波至少为11次谐波，没有低倍数谐波，相关性低，互扰小；同
时这两个频率避开了低频的广播FM/AM频段，也避开了315/433MHz商用频段，以及890MHz的GSM频段，抗干扰能力强。
[0017]（2）本专利技术因为唤醒功能不需要传递数据，所以不调制有效数据，仅将载波发射即可，极大的降低了接收链路的参数要求。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例的系统结构图；图2为本专利技术实施例的低通滤波电路LRC电路图；图3为本专利技术实施例的电阻低通滤波电路LRC中R对Q值的影响波形示意图；图4为本专利技术实施例的OOK调制波形示意图；图5为本专利技术实施例的低通滤波电路LRC加入直流分量后波形示意图；图6为本专利技术实施例的双载波触发唤醒波形示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频双载波唤醒系统，其特征在于：包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括发射按键、微控制单元MCU、锁相环控制器PLL、第一射频电路和第二射频电路；所述第一射频电路和第二射频电路均由第一射频放大器PA、高Q值带通滤波电路LRC、第二射频放大器PA和天线元件ANT顺序电连接构成；所述发射按键、微控制单元MCU和锁相环控制器PLL顺序电连接后，分别与所述第一射频电路和第二射频电路电连接；所述微控制单元MCU还分别与所述第一射频电路的第一射频放大器PA电连接，与所述第二射频电路的第一射频放大器PA电连接；所述接收装置包括第一接收电路、第二接收电路、或门电路和远程测控终端RTU；所述第一接收电路和第二接收电路均由天线元件ANT、高Q值带通滤波电路LRC和比较器顺序电连接组成；所述第一接收电路、第二接收电路并联连接后与所述或门电路和远程测控终端RTU顺序电连接。2.根据权利要求1所述的射频双载波唤醒系统，其特征在于：所述锁相环控制器PLL与所述第一射频电路的第一射频放大器PA之间设置有声表面波滤波电路SAW。3.根据权利要求1所述的射频双载波唤醒系统，其特征在于：所述锁相环控制器PLL与所述第二射频电路的第一射频放大器PA之间设置有声表面波滤波电路SAW。4.根据权利要求1所述的射频双载波唤醒系统，其特征在于：所述比较器具有1.6~6.5V的宽供电范围，且消耗待机电流不高于1uA的器件。5.根据权利要求1所述的射频双载波唤醒系统，其特征在于：所述天线元件ANT为12dBi以上的鞭状天线，保证系统总增益在55dB以上。6.根据权利要求1所述的射频双载波唤醒系统，其特征在于：所述或门电路是具有集电极开漏特征，且待机功耗仅小于0.5uA的器件。7.根据权利要求1
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6任意一项所述的射频双载波唤醒系统，其特征在于：所述高Q值带通滤波电路LRC包括电感L4、L5、L52，电阻R33、R34、R348、R35、电容C32、C17...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐光辉，孙飞，张恒飞，成雪夫，杨琳，梁云昊，刘伟，
申请(专利权)人：长江信达软件技术武汉有限责任公司，
类型：发明
国别省市：