[发明专利]环境射频能量收集管理与无线环境参数采集装置及方法

权利要求书

1.一种环境射频能量收集管理与无线环境参数采集装置，其特征在于：包括环境射频能量收集模块、能量管理模块、环境参数数据采集与无线传输模块；

所述环境射频能量收集模块，包括接收天线模块、匹配电路模块、倍压整流电路模块；所述接收天线模块由四组微带天线单元组成的一个高增益的2x2微带天线阵列和两个四分之一波长阻抗变换器构成了天线部分，负责收集射频能量；所述匹配电路模块，用于调节整体阻抗；所述倍压整流电路模块使用两组极性相反的Greinacher电路组合而成，能够将输入电压放大四倍；

所述能量管理模块，包括一级储能、升压模块、二级储能；所述一级储能用于存储能量，能量充满标志为电容电压值上升到与倍压整流电路相同的电压；所述升压模块用于监测一级储能是否储满，储满打开能量传输通道，对一级储能输出的电压进行升压，低于一定阈值之后，会向微处理器发出信号令其进入低功耗模式从而减小负载电流，防止进入欠压状态；所述二级储能用于为无线传感器系统提供稳定的额定工作电压，以确保系统稳定工作；

所述环境参数数据采集与无线传输模块，包括无线传感器系统模块、无线传输模块；所述无线传感器系统模块由微处理器、传感器接口、能量控制电路三部分组成；微处理器是无线传感器系统模块的核心单元，用于传感器数据采集、处理与无线传输控制；传感器接口为传感器的物理接口，用于连接传感器；能量控制电路实现系统的供电管理与控制；所述无线传输模块用于传感器采集的数据无线传输；

接收天线模块通过SMA接口与倍压整理模块相连；倍压整理电路模块通过2路导线与一级储能相连；一级储能通过开关与升压模块相连；升压模块通过导线与二级储能相连；二级储能通过导线与微处理器相连；微处理器通过SPI与无线传输模块相连，通过单线数字接口与温湿度传感器相连，通过AD接口与照度传感器相连。

2.采用权利要求1所述的环境射频能量收集管理与无线环境参数采集装置实现环境射频能量收集管理与无线环境参数采集方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：环境射频能量收集环节；接收天线模块接收环境中的射频信号，并将射频信号转换成微弱的电压信号输出至匹配电路模块；由匹配电路模块进行阻抗匹配后输出至倍压整流模块进行整流与4倍升压，输出至能量管理部分；

步骤2：能量管理部分；倍压整流电路模块输出电压至一级储能；一级储能模块收集到足够的能量时，自动开关打开，输出电压至升压模块；升压模块将一级储能的输出电压升压到3.54伏输出；升压模块输出的电压存储到二级储能模块中，经过储能后将电压传输至无线传感器系统模块；

步骤3：环境参数数据采集与无线传输；二级储能中的电压为无线传感器系统模块提供能量，并由能量控制电路对供电进行管理与控制，然后由微处理器将传感器采集到的环境参数数据通过无线通信模块传输至终端。