適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低功耗射頻喚醒技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是近年來(lái)發(fā)展非常迅速的一種以傳感器和無(wú)線通信方式實(shí)現(xiàn)信息獲取和處理的技術(shù)。其一個(gè)重要的特性就是極低的功耗,然而在實(shí)際應(yīng)用中,支持ZigBee節(jié)點(diǎn)所使用協(xié)議的射頻芯片無(wú)法從睡眠模式下自動(dòng)喚醒,射頻芯片只能處于完全工作模式和周期性喚醒模式,雖然“偵聽(tīng)、休眠”模式相對(duì)于完全工作模式功耗降低了很多,但毋庸置疑的是在這兩種工作模式下射頻模塊的功耗依然較高,無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用中的需求。
　　本文首先介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀,

2、以及在功耗問(wèn)題上現(xiàn)有的研究成果,然后以Cockcroft-Walton倍壓整流電路為基礎(chǔ),在考慮實(shí)際條件環(huán)境,提出并分析了在高頻和低功率輸入下考慮二極管參數(shù)、倍壓級(jí)數(shù)、負(fù)載阻抗等多項(xiàng)因素的電路分析模型,對(duì)該模型進(jìn)行了詳細(xì)的分析和簡(jiǎn)化。
　　其次,通過(guò)簡(jiǎn)化模型,設(shè)計(jì)并制作了一種適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低功耗射頻喚醒半無(wú)源化模塊,對(duì)該模塊進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)試和實(shí)際測(cè)試,包含阻抗匹配電路、功率放大電路的調(diào)試,模塊在喚醒距離和功耗上的多點(diǎn)測(cè)試,

3、以及在電路性能上的參數(shù)優(yōu)化,實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明,該模塊在空曠條件且僅消耗6.2uW能耗的情況下,其喚醒距離約為13米。
　　最后,為了使設(shè)計(jì)的射頻喚醒模塊能夠和MAC層協(xié)議相融合,論文在已有的MAC層協(xié)議研究成果上,對(duì)無(wú)線令牌協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)后的協(xié)議充分利用了射頻喚醒機(jī)制和無(wú)線令牌環(huán)網(wǎng)機(jī)制,將傳輸信道分為了數(shù)據(jù)信道和喚醒信道。實(shí)驗(yàn)表明,改進(jìn)型的MAC層協(xié)議,在傳輸時(shí)延和功耗方面均優(yōu)于S-MAC協(xié)議,使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功耗進(jìn)一步