【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線傳感器，尤其涉及一種基于場效應管的傳感器及混頻電路傳感系統。
技術介紹
1、分頻電路，就是指使用一些技術對輸入信號的本振頻率進行改變，得到不同頻率的輸出信號。其中使用最多的是混頻器。
2、混頻器一般包括三個端口，分別為射頻(rf)端口、本地振蕩器端口(lo)和中頻端口(if)。可以輸出兩種即以上不同頻率的信號，通常為兩個輸入信號的和頻和差頻信號。市面上主流的混頻器分為兩種，一種是有源混頻器，一種是無源混頻器。
3、對于有源混頻器，其一般包括較多的有源元件，如運算放大器，晶體管等，有著較為不錯的放大和增益功能，但是功耗過大，且成本較大，并且需要額外的供電設備。
4、對于無源混頻器，其主流的一般有兩種類型，一種是基于二極管的混頻器，一種是基于金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(mosfet)的混頻器，可以大大減少電路設計的成本，但是其幾乎不具備放大和增益的功能，且電路結構較為復雜，難以大規模的投入使用。
5、專利技術專利cn107968631b公開了一種應用于k波段的混頻器及其下變頻混頻電路(申請人：廣東工業大學)，其中變頻混頻電路包括：第一至第四場效應管、第一保護模塊、第一分流模塊、第二分流模塊、第二保護模塊以及射頻跨導模塊；第一至第四場效應管將各自控制端接收的信號與各自第一端接收的信號進行混頻并在各自第二端進行輸出；射頻跨導模塊的第一輸出端與第一分流模塊的第一端連接，第二輸出端與第二分流模塊的第一端連接。然而，該專利使用射頻跨導模塊連接了四個場效應管來分別進行混頻，
6、專利技術專利申請cn113273086a公開了一種混頻器以及通信設備(申請人：華為技術有限公司)，用以降低混頻器的輸入端處寄生電容對混頻器性能的影響。其中混頻器包括混頻電路和調諧電路，調諧電路與混頻電路的輸入端連接，混頻電路為單平衡混頻電路或雙平衡混頻電路，調諧電路與混頻電路的輸入端處的寄生電容構成lc并聯諧振電路，調諧電路中電容的電容值以及調諧電路中電感的電感值中至少有一個是可調的。該專利申請主要目的是為了降低混頻器輸入端寄生電容對信號的影響，其混頻電路為單平衡混頻電路或雙平衡混頻電路。
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本專利技術提出一種基于場效應管的傳感器及混頻電路傳感系統，具有成本低、功耗低、精度高和集成度高等優勢，能夠很好地應用在無線傳感器領域，并能一定程度上取代如今主流的一些分頻電路。
2、本專利技術采用的技術方案如下：
3、一種基于場效應管的傳感器，包括：
4、信號輸入模塊，被配置為無線接收外部設備發射的本振信號；
5、混頻電路，被配置為根據目標位置處的壓力或溫度變化產生諧振信號，并對本振信號進行混頻調制得到攜帶壓力或溫度信息的混頻信號；
6、信號輸出模塊，被配置為無線發射混頻信號至外部設備。
7、進一步地，所述混頻電路包括rc電路、lc諧振電路和場效應管，所述rc電路的一端連接信號輸入模塊，另一端連接場效應管的柵極；所述lc諧振電路的一端連接場效應管的源極，另一端接地；所述場效應管的漏極連接信號輸出模塊。
8、進一步地，所述rc電路通過電阻和電容對本振信號進行再濾波，并通過控制電阻和電容的總阻抗值來控制后續輸出信號的波峰幅值。
9、進一步地，所述lc諧振電路接收穿過場效應管的來自rc電路的本振信號，通過并聯的電感和電容的電流振蕩作用產生諧振信號，并輸入場效應管中與本振信號進行混頻；所述lc諧振電路產生諧振信號的頻率的計算方法包括：
10、
11、其中，l為lc諧振電路的電感值，c為lc諧振電路的電容值。
12、進一步地，所述lc諧振電路的電容能夠根據目標場景設置為溫敏電容或壓敏電容，通過電容值的變化影響電路諧振信號頻率在設定區間內變化，進而表征環境參數的數值。
13、進一步地，所述場效應管分別接收來自rc電路的本振信號和來自lc諧振電路的諧振信號，并作為混頻元件按照給定數學映射模型將二者混頻，后將混頻信號通過漏極傳輸給信號輸出模塊。
14、進一步地，所述混頻電路通過場效應管自身的非線性原理實現混頻作用，產生混頻信號；所述場效應管包括但不限于p型mos管和n型mos管，且能夠被非線性元件替代，所述非線性元件包括但不限于三極管和二極管。
15、進一步地，所述信號輸入模塊通過天線接收來自外部設備的無線電波信號，并進行濾波處理后傳輸至混頻電路。
16、進一步地，所述信號輸出模塊包括第一信號處理單元和信號發射單元，所述第一信號處理單元被配置為對混頻信號進行濾波和放大處理，并將處理后的混頻信號傳遞給信號發射單元；所述信號發射單元將處理后的混頻信號由天線發送給外部設備。
17、一種基于場效應管的混頻電路傳感系統，包括傳感器和讀寫器：
18、所述傳感器包括信號輸入模塊、混頻電路以及信號輸出模塊，所述信號輸入模塊被配置為無線接收讀寫器發射的本振信號，所述混頻電路被配置為根據目標位置處的壓力或溫度變化產生諧振信號，并對本振信號進行混頻調制得到攜帶壓力或溫度信息的混頻信號，所述信號輸出模塊被配置為無線發射混頻信號至讀寫器；所述混頻電路包括rc電路、lc諧振電路和場效應管，所述rc電路的一端連接信號輸入模塊，另一端連接場效應管的柵極；所述lc諧振電路的一端連接場效應管的源極，另一端接地；所述場效應管的漏極連接信號輸出模塊。
19、所述讀寫器包括射頻收發模塊、數據處理模塊以及電源模塊，所述射頻收發模塊被配置為發射無線電波即本振信號至傳感器的信號輸入模塊，并接收和處理傳感器的信號輸出模塊發射回來的混頻信號；所述數據處理模塊處理作為讀寫器的中央處理器，被配置為控制射頻收發模塊的工作并對所有信息進行匯總分析，再數字化處理為最終的直觀信息進行可視化展示；所述電源模塊被配置為對射頻收發模塊和數據處理模塊進行供電管理。
20、進一步地，所述射頻收發模塊包括射頻發射模塊和射頻接收模塊，所述射頻發射模塊通過射頻天線向傳感器的信號輸入模塊發射無線電波信號，發射頻率根據目標位置處電磁穿透性確定，發射功率在預設范圍內調整；所述射頻接收模塊包括天線單元和第二信號處理單元，所述天線單元被配置為接收傳感器的信號輸出模塊發射的混頻信號，所述第二信號處理單元被配置為對混頻信號進行放大及濾波處理。
21、本專利技術的有益效果在于：
22、1.本專利技術的基于場效應管的傳感器及混頻電路傳感系統無需直流供電，僅靠天線接收的輸入電波即可激勵電路正常工作，工作壽命長久，功耗和維護成本極低。
23、2.本專利技術額基于場效應管的傳感器及混頻電路傳感系統具有較高的測量精度。由于lc諧振電路對環境參數較為敏感，其諧振頻率能夠高精度表征環境參數的變化，且場效應管在高頻條件下的混頻精度也極高，可以在無源條件下達到傳統傳感器無法達到的測量精度。
24、3.本專利技術的應用范圍極本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述RC電路通過電阻和電容對本振信號進行再濾波，并通過控制電阻和電容的總阻抗值來控制后續輸出信號的波峰幅值。
3.根據權利要求1所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述LC諧振電路接收穿過場效應管的來自RC電路的本振信號，通過并聯的電感和電容的電流振蕩作用產生諧振信號，并輸入場效應管中與本振信號進行混頻；所述LC諧振電路產生諧振信號的頻率的計算方法包括：
4.根據權利要求3所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述LC諧振電路的電容能夠根據目標場景設置為溫敏電容或壓敏電容，通過電容值的變化影響電路諧振信號頻率在設定區間內變化，進而表征環境參數的數值。
5.根據權利要求1所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述場效應管分別接收來自RC電路的本振信號和來自LC諧振電路的諧振信號，并作為混頻元件按照給定數學映射模型將二者混頻，后將混頻信號通過漏極傳輸給信號輸出模塊。
6.根據權利要求1所述的一種
7.根據權利要求1所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述信號輸入模塊通過天線接收來自外部設備的無線電波信號，并進行濾波處理后傳輸至混頻電路。
8.根據權利要求1所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述信號輸出模塊包括第一信號處理單元和信號發射單元，所述第一信號處理單元被配置為對混頻信號進行濾波和放大處理，并將處理后的混頻信號傳遞給信號發射單元；所述信號發射單元將處理后的混頻信號由天線發送給外部設備。
9.一種基于場效應管的混頻電路傳感系統，其特征在于，包括傳感器和讀寫器，其中：
10.根據權利要求9所述的一種基于場效應管的混頻電路傳感系統，其特征在于，所述射頻收發模塊包括射頻發射模塊和射頻接收模塊，所述射頻發射模塊通過射頻天線向傳感器的信號輸入模塊發射無線電波信號，發射頻率根據目標位置處電磁穿透性確定，發射功率在預設范圍內調整；所述射頻接收模塊包括天線單元和第二信號處理單元，所述天線單元被配置為接收傳感器的信號輸出模塊發射的混頻信號，所述第二信號處理單元被配置為對混頻信號進行放大及濾波處理。
...【技術特征摘要】
1.一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述rc電路通過電阻和電容對本振信號進行再濾波，并通過控制電阻和電容的總阻抗值來控制后續輸出信號的波峰幅值。
3.根據權利要求1所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述lc諧振電路接收穿過場效應管的來自rc電路的本振信號，通過并聯的電感和電容的電流振蕩作用產生諧振信號，并輸入場效應管中與本振信號進行混頻；所述lc諧振電路產生諧振信號的頻率的計算方法包括：
4.根據權利要求3所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述lc諧振電路的電容能夠根據目標場景設置為溫敏電容或壓敏電容，通過電容值的變化影響電路諧振信號頻率在設定區間內變化，進而表征環境參數的數值。
5.根據權利要求1所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述場效應管分別接收來自rc電路的本振信號和來自lc諧振電路的諧振信號，并作為混頻元件按照給定數學映射模型將二者混頻，后將混頻信號通過漏極傳輸給信號輸出模塊。
6.根據權利要求1所述的一種基于場效應管的傳感器，其特征在于，所述混頻電路通過場效應管自身的非線性原理實現混頻作用，產生混頻信號...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙立，李傲文，于晨，廖勇，
申請(專利權)人：成都希盟泰克科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：
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