專利名稱：無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機及具有該發(fā)射機的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多在空間上分布的自動裝置組成的一種計算機網(wǎng)絡(luò)，這些裝置使用傳感器協(xié)作地監(jiān)控不同位置的物理或環(huán)境狀況(比如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染物)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最初起源于戰(zhàn)場監(jiān)測等軍事應(yīng)用。而現(xiàn)今無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于很多民用領(lǐng)域，如環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測、健康監(jiān)護、家居自動化以及交通控制等。
傳感器網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點除配備了一個或多個傳感器之外，還裝備了一個無線電收發(fā)器、一個很小的微控制器和一個能源(通常為電池)。單個傳感器節(jié)點的尺寸大到一個鞋盒，小到一粒塵埃。傳感器節(jié)點的成本也是不定的，從幾百美元到幾美分，這取決于傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模以及單個傳感器節(jié)點所需的復(fù)雜度。傳感器節(jié)點尺寸與復(fù)雜度的限制決定了能量、存儲、計算速度與帶寬的受限。傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包括三個方面感應(yīng)，通訊，計算(硬件，軟件，算法)。其中的關(guān)鍵技術(shù)主要有無線數(shù)據(jù)庫技術(shù)，比如使用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的查詢，和用于和其他傳感器通訊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是多次跳躍路由協(xié)議。例如摩托羅拉使用在家庭控制系統(tǒng)中的ZigBee無線協(xié)議。傳感器網(wǎng)絡(luò)有著許多不同的應(yīng)用。在工業(yè)界和商業(yè)界中，它用于監(jiān)測數(shù)據(jù)，而如果使用有線傳感器，則成本較高且實現(xiàn)起來困難。無線傳感器可以長期放置在荒蕪的地區(qū)，用于監(jiān)測環(huán)境變量，而不需要將他們重新充電再放回去。傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用包括視頻監(jiān)視，交通監(jiān)視，航空交通控制，機器人學(xué)，汽車，家居健康監(jiān)測和工業(yè)自動化。在環(huán)境監(jiān)控中一個典型的應(yīng)用就是傳感網(wǎng)(Sensor Web，或SW)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)典型的標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802. 15.4，即IEEE用于低速無線個人域網(wǎng)(LR-WPAN)的物理層和媒體接入控制層規(guī)范。該協(xié)議能支持消耗功率最少，一般在個人活動空間(IOm直徑或更小)工作的簡單器件。支持兩種網(wǎng)絡(luò)拓撲，即單跳星狀或當(dāng)通信線路超過IOm時的多跳對等拓撲。但是對等拓撲的邏輯結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)層定義。LR-WPAN中的器件既可以使用64位IEEE地址，也可以使用在關(guān)聯(lián)過程中指配的16位短地址。一個802. 15. 4網(wǎng)可以容納最多216個器件。低功耗是802. 15. 4最重要的特點。因為對電池供電的簡單器件而言，更換電池的花費往往比器件本身的成本還要高。在有些應(yīng)用中，更換電池不僅麻煩，而且實際上是不可行的，例如嵌在汽車輪胎中的氣壓傳感器或高密度布設(shè)的大規(guī)模傳感器網(wǎng)。所以在802. 15. 4的數(shù)據(jù)傳輸過程中引入了幾種延長器件電池壽命或節(jié)省功率的機制。多數(shù)機制是基于信標(biāo)使能的方式，主要是限制器件或協(xié)調(diào)器之收發(fā)信機的開通時間，或者在無數(shù)據(jù)傳輸時使它們處于休眠狀態(tài)。無線通信系統(tǒng)中的發(fā)射機(包括無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機)就是可以將信號按一定頻率發(fā)射到空間中的裝置。目前普遍采用的原理是將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制到一定頻率的載波上，然后再經(jīng)功率放大器放大，最后由天線發(fā)射出去。功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件，它一般用于發(fā)射機的末級，作用是將已調(diào)信號進行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通 目。功率放大器由非線性晶體管集成，由晶體管的物理特性可知，當(dāng)晶體管工作在放大區(qū)或飽和區(qū)時，輸出信號將被限幅，從而產(chǎn) 生了非線性失真。非線性失真不僅會造成有用信號的損失，使信號質(zhì)量降低，同時會引入干擾信號，直接導(dǎo)致功放輸出功率和效率的較低。所以設(shè)計無線發(fā)射系統(tǒng)很重要的一點就是降低系統(tǒng)的非線性失真。目前，國內(nèi)外都是通過改善功率放大器的內(nèi)部設(shè)計來降低非線性干擾，并不能從根本上解決問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的一個技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機容易產(chǎn)生非線性失真導(dǎo)致功放輸出功率和效率較低的缺陷，提供一種能有效兼顧線性度和效率的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，所述發(fā)射機包括載波發(fā)生器、功率放大器、載波發(fā)射天線、傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口、數(shù)字信號處理模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及超材料空間調(diào)制器，其中所述載波發(fā)生器，用于產(chǎn)生載波；所述功率放大器，用于將載波發(fā)生器產(chǎn)生的載波信號的頻率放大到符合發(fā)射頻率的要求；所述載波發(fā)射天線，用于向空間發(fā)射經(jīng)功率放大器放大后的載波頻段的電磁波；所述傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口，用于獲取各種傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)據(jù)，并將其輸出到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定的PHY物理層，獲得的數(shù)據(jù)將通過接口傳輸?shù)綌?shù)字信號處理模塊；所述數(shù)字信號處理模塊，對輸入其中的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將傳入到其中的數(shù)據(jù)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬電壓信號并輸出到超材料空間調(diào)制器；所述超材料空間調(diào)制器，將所述模擬電壓信號調(diào)制到載波信號上，并發(fā)出與無線傳感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制方式調(diào)制出來的電磁波發(fā)射信號相一致的帶有基帶信息的電磁波。進一步地，所述傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)據(jù)包括傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自身的傳感器數(shù)據(jù)，以及節(jié)點與節(jié)點、節(jié)點與網(wǎng)關(guān)間的通信數(shù)據(jù)。進一步地，所述預(yù)處理包括信道編碼、信源編碼及加密處理。進一步地，所述功率放大器為窄帶功放。進一步地，所述載波發(fā)生器為微波鎖相源。進一步地，所述數(shù)字信號處理模塊為FPGA、ASIC專用數(shù)字芯片或DSP芯片。進一步地，所述超材料空間調(diào)制器包括基材以及設(shè)置在基材上的多個金屬微結(jié)構(gòu)，每一金屬微結(jié)構(gòu)上都設(shè)置有一半導(dǎo)體元件，所有的半導(dǎo)體元件均通過導(dǎo)線與數(shù)模轉(zhuǎn)換器電連接，以將模擬電壓信號加載到每一半導(dǎo)體元件上。進一步地,所述半導(dǎo)體元件為電阻、電感或電容。進一步地，所述半導(dǎo)體元件貼附在金屬微結(jié)構(gòu)上。進一步地，所述半導(dǎo)體元件為貼附在金屬微結(jié)構(gòu)上的貼片式可變電容。進一步地，所述金屬微結(jié)構(gòu)為通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在片狀基板上的具有特定圖案的金屬線。進一步地，所述金屬微結(jié)構(gòu)為單開口矩形環(huán)，所述半導(dǎo)體元件貼附在所述單開口矩形環(huán)的開口處并連接開口的兩端。進一步地，所述金屬線為銅線或銀線。進一步地，所述基材由多個片狀基板堆疊形成，每個片狀基板上均附著有多個金屬微結(jié)構(gòu)。進一步地，所述片狀基板由陶瓷材料、環(huán)氧樹脂或聚四氟乙烯制得。進一步地，所述載波與模擬電壓信號在未進入超材料空間調(diào)制器之前是分離的。根據(jù)本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，由超材料空間調(diào)制器取代了現(xiàn)有的發(fā)射機中的多個器件，結(jié)構(gòu)非常簡單，并且可以有效降低非線性失真，能有效兼顧線性度和效率。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖I是本發(fā)明提供的發(fā)射機一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中超材料空間調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為本發(fā)明中一個實施例中金屬微結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體元件的連接示意圖；圖4為本采用圖3所示金屬微結(jié)構(gòu)的超材料空間調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式“超材料"是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。通過在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)有序設(shè)計，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。“超材料"重要的三個重要特征(I) “超材料"通常是具有新奇人工結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料；(2) “超材料"具有超常的物理性質(zhì)(往往是自然界的材料中所不具備的)；(3) “超材料"性質(zhì)由構(gòu)成材料的本征性質(zhì)及其中的人造微結(jié)構(gòu)共同決定。本發(fā)明利用超材料來構(gòu)建一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機。具體如下一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，所述發(fā)射機包括載波發(fā)生器100、功率放大器200、載波發(fā)射天線300、傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口 400、數(shù)字信號處理模塊500、數(shù)模轉(zhuǎn)換器600以及超材料空間調(diào)制器700，其中所述載波發(fā)生器100，用于產(chǎn)生載波；所述功率放大器200，用于將載波發(fā)生器產(chǎn)生的載波信號的頻率放大到符合發(fā)射頻率的要求；所述載波發(fā)射天線300，用于向空間發(fā)射經(jīng)功率放大器放大后的載波頻段的電磁波；所述傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口 400，用于獲取各種傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)據(jù)，并將其輸出到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定的PHY物理層，獲得的數(shù)據(jù)將通過接口傳輸?shù)綌?shù)字信號處理模塊500。所述數(shù)字信號處理模塊500，對輸入其中的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器600，將傳入到其中的數(shù)據(jù)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬電壓信號并輸出到超材料空間調(diào)制器700 ;所述超材料空間調(diào)制器700，將所述模擬電壓信號調(diào)制到載波信號上，并發(fā)出與無線傳感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制方式調(diào)制出來的電磁波發(fā)射信號相一致的帶有基帶信息的電磁波。所述傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)據(jù)包括傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自身的傳感器數(shù)據(jù)，以及節(jié)點與節(jié)點、節(jié)點與網(wǎng)關(guān)間的通信數(shù)據(jù)。所述預(yù)處理包括信道編碼、信源編碼及加密處理。所述功率放大器200為窄帶功放。所述載波發(fā)生器100為微波鎖相源。微波鎖相源具有噪聲電平低，功率大，頻率穩(wěn)定度高，以及調(diào)協(xié)簡單，易于產(chǎn)生寬帶調(diào)頻信號等優(yōu)點。通過合理設(shè)計鎖相環(huán)路參數(shù)，可以有效地抑制參考頻率源和VCO的噪聲，獲得低噪聲輸出。所述數(shù)字信號處理模塊500為FPGA、ASIC專用數(shù)字芯片或DSP芯片。上述的硬件通過軟件編程來實現(xiàn)數(shù)字信號處理模塊上述功能。所述超材料空間調(diào)制器700為本發(fā)明的核心，其結(jié)構(gòu)原理如下
如圖2至圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的超材料空間調(diào)制器100，包括基材I以及設(shè)置在基材I上的多個金屬微結(jié)構(gòu)2，每一金屬微結(jié)構(gòu)2上都設(shè)置有一半導(dǎo)體元件3，所有的半導(dǎo)體元件3均通過導(dǎo)線4與數(shù)模轉(zhuǎn)換器電連接，以將模擬電壓信號加載到每一半導(dǎo)體元件3上。模擬電壓信號加載到每個金屬微結(jié)構(gòu)2和半導(dǎo)體元件3后，影響到了金屬微結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體元件3的電子特性(如電阻值、電感值和電容值一種或者其組合)，從而導(dǎo)致了金屬微結(jié)構(gòu)的電磁相應(yīng)特性變化，進而改變了超材料的電磁參數(shù)特性。從而每個金屬微結(jié)構(gòu)2自身的響應(yīng)頻率會發(fā)生改變，從而可以改變通過超材料空間調(diào)制器100的載波的頻率，從而將模擬電壓信號調(diào)制到載波上。通過超材料空間調(diào)制器后的電磁波將帶有數(shù)據(jù)信號(模擬電壓信號是一種數(shù)據(jù)信號)。每個金屬微結(jié)構(gòu)2在模擬電壓信號加載到其上時，會改變其電磁參數(shù)(介電常數(shù)及磁導(dǎo)率)，電磁參數(shù)的改變(此處為介電常數(shù))我們可以認為是改變了其等效電容，電容的改變必然會引起金屬微結(jié)構(gòu)自身響應(yīng)頻率的改變，金屬微結(jié)構(gòu)自身響應(yīng)頻率的改變則會影響通過其的載波的頻率，載波的頻率為一個矢量，其包括幅度和相位，因此實際上是完成了調(diào)幅與調(diào)相，從而將模擬電壓信號中的加載到載波上。另外，調(diào)幅和調(diào)相相組合可以實現(xiàn)任意調(diào)制。圖2所示，左邊的帶箭頭的線表示入射的載波(未調(diào)制前)，右邊帶箭頭的線表示調(diào)制后的電磁波。本發(fā)明中的所述半導(dǎo)體元件3可以貼附在金屬微結(jié)構(gòu)2上，也可以嵌入金屬微結(jié)構(gòu)2中。本實施例中，所述金屬微結(jié)構(gòu)2為通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在片狀基板上的具有特定圖案的金屬線。所述金屬線優(yōu)選為銅線或銀線。銅與銀的導(dǎo)電性能好，對電場的響應(yīng)更加靈敏。本實施例中，所述基材I由多個片狀基板11堆疊形成，每個片狀基板11上均附著有多個金屬微結(jié)構(gòu)2，所有的金屬微結(jié)構(gòu)2在空間中形成周期陣列。圖2所示，為堆疊后的一個超材料空間調(diào)制器示意圖。單個片狀基板圖2中并沒有表現(xiàn)。本發(fā)明的所述片狀基板11可以由陶瓷材料、環(huán)氧樹脂或聚四氟乙烯制得。作為一個實施例，選用聚四氟乙烯來制成片狀基板。聚四氟乙烯的電絕緣性非常好，因此不會對電磁波的電場產(chǎn)生干擾，并且具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性，使用壽命長，作為金屬微結(jié)構(gòu)附著的基材是很好的選擇。在基材選定的情況下，通過改變金屬微結(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸和/或金屬微結(jié)構(gòu)在空間中的排布獲得想要的調(diào)制效果，這是因為，通過改變金屬微結(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸和/或金屬微結(jié)構(gòu)在空間中的排布，即可改變超材料空間調(diào)制器所在空間中每一單元的電磁參數(shù)ε和μ，從而在有模擬電壓信號加載在金屬微結(jié)構(gòu)上時，可以設(shè)計出空間中每一點的等效電磁參數(shù)，相應(yīng)地得到其等效電容，進而獲得每個金屬微結(jié)構(gòu)自身的響應(yīng)頻率，從而可以精確控制超材料空間調(diào)制器所在空間中每一點的調(diào)制，進而得到我們想要的調(diào)制(整體調(diào)制)。至于怎么得到金屬微結(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸和/或金屬微結(jié)構(gòu)在空間中的排布，這個方法是多種的，舉個例子，可以通過逆向的計算機仿真模擬得到，先我們需要的調(diào)制效果，根據(jù)此效果去設(shè)計超材料空間調(diào)制器整體的電磁參數(shù)分布，再從整體出發(fā)計算出空間中每一點的電磁參數(shù)分布，根據(jù)這每一點的電磁參數(shù)來選擇相應(yīng)的金屬微結(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸和/或金屬微結(jié)構(gòu)在空間中的排布(計算機中事先存放有多種金屬微結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù))，對每個點的設(shè)計可以用窮舉法，例如先選定一個具有特定圖案的金屬微結(jié)構(gòu)，計算電磁參數(shù)，將得到的結(jié)果和我們想要的對比，對比再循環(huán)多次，一直到找到我們想要的電磁參數(shù)為止，若找到了，則完成了金屬微結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)選擇；若沒找到，則換一種圖案的金屬微結(jié)構(gòu)，重復(fù)上面的循環(huán)，一直到找到我們想要的電磁參數(shù)為止。如果還是未找到，則上述過程也不會停止。也就是說只有找到了我們需要的電磁參數(shù)的金屬微結(jié)構(gòu)后，程序才會停止。由于這個過程都是由計算機完成的，因此，看似復(fù)雜，其實很快就能完成。 圖2中超材料空間調(diào)制器上的框框并不是金屬微結(jié)構(gòu)的圖案，只是表示此處設(shè)有金屬微結(jié)構(gòu)2,至于框框的不同大小則是表不不同的金屬微結(jié)構(gòu)。此處不同的金屬微結(jié)構(gòu)有多種情況，例如可以是金屬微結(jié)構(gòu)的圖案相同，但是其設(shè)計尺寸不同；也可以是圖案和設(shè)計尺寸均不相同。這個根據(jù)具體需要會有所不同，無規(guī)律可言，都是計算機仿真后的結(jié)果，也就是說整個超材料空間調(diào)制器中金屬微結(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸及空間排布都是通過計算機逆向得到的，因為整個超材料空間調(diào)制器中金屬微結(jié)構(gòu)的數(shù)量龐大，因此如果正向設(shè)計，是很難實現(xiàn)的。圖3所示為本發(fā)明通過計算機仿真得到的金屬微結(jié)構(gòu)的一個優(yōu)選實施例，所述金屬微結(jié)構(gòu)2為單開口矩形環(huán)，所述半導(dǎo)體元件3貼附在所述單開口矩形環(huán)的開口處并連接開口的兩端，上述的半導(dǎo)休元件3為電阻、電感或電容中的一種或其組合。優(yōu)先選地所述半導(dǎo)體元件3為貼附在金屬微結(jié)構(gòu)上的貼片式可變電容，加載在貼片式可變電容兩端的電壓信號的大小不一樣，電容值會跟著發(fā)生改變。電容值的改變，則改變了與貼片式可變電容相對應(yīng)的那一金屬微結(jié)構(gòu)所處位置的電磁參數(shù)(電容改變對應(yīng)的是介電常數(shù)的改變)，通過調(diào)節(jié)多路電壓信號可以對所有的金屬微結(jié)構(gòu)所處位置的電磁參數(shù)進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)了超材料空間調(diào)制器整體的電磁參數(shù)分布可調(diào)(即折射率可調(diào))，即金屬微結(jié)構(gòu)自身響應(yīng)頻率可調(diào)節(jié)，金屬微結(jié)構(gòu)自身響應(yīng)頻率的調(diào)節(jié)則會影響通過其的載波的頻率，載波的頻率為一個矢量，其包括幅度和相位，因此實際上是完成了調(diào)幅與調(diào)相，從而將模擬電壓信號中的加載到載波上。具體地，超材料空間中每點的電磁參數(shù)均可調(diào)，進而通過改變每一金屬微結(jié)構(gòu)的諧振點頻率實現(xiàn)對載波的幅度和相位的控制(若某一金屬微結(jié)構(gòu)的諧振點與載波的頻率相同，則電磁波不能通過此金屬微結(jié)構(gòu)；反之，若某一金屬微結(jié)構(gòu)的諧振點與載波的頻率不相同，則電磁波能夠通過此金屬微結(jié)構(gòu))，另外，調(diào)幅和調(diào)相相組合可以實現(xiàn)任意調(diào)制。圖4是圖3所示的結(jié)構(gòu)在片狀基板11上的的排布圖，應(yīng)當(dāng)理解的是，這只是一個示意，金屬微結(jié)構(gòu)2的形狀、數(shù)量以及空間排布并不限于此。其中，垂直于紙面的方向即為片狀基板的堆疊方向。另外圖4中，為了方便畫圖，省略了導(dǎo)線4。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下， 還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述發(fā)射機包括載波發(fā)生器、功率放大器、載波發(fā)射天線、傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口、數(shù)字信號處理模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及超材料空間調(diào)制器，其中 所述載波發(fā)生器，用于產(chǎn)生載波； 所述功率放大器，用于將載波發(fā)生器產(chǎn)生的載波信號的頻率放大到符合發(fā)射頻率的要求； 所述載波發(fā)射天線，用于向空間發(fā)射經(jīng)功率放大器放大后的載波頻段的電磁波； 所述傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口，用于獲取各種傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)據(jù)，并將其輸出到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定的PHY物理層，獲得的數(shù)據(jù)將通過接口傳輸?shù)綌?shù)字信號處理模塊； 所述數(shù)字信號處理模塊，對輸入其中的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將傳入到其中的數(shù)據(jù)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬電壓信號并輸出到超材料空間調(diào)制器； 所述超材料空間調(diào)制器，將所述模擬電壓信號調(diào)制到載波信號上，并發(fā)出與無線傳感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制方式調(diào)制出來的電磁波發(fā)射信號相一致的帶有基帶信息的電磁波。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)據(jù)包括傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自身的傳感器數(shù)據(jù)，以及節(jié)點與節(jié)點、節(jié)點與網(wǎng)關(guān)間的通信數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述預(yù)處理包括信道編碼、信源編碼及加密處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述功率放大器為窄帶功放。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述載波發(fā)生器為微波鎖相源。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述數(shù)字信號處理模塊為FPGA、ASIC專用數(shù)字芯片或DSP芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述超材料空間調(diào)制器包括基材以及設(shè)置在基材上的多個金屬微結(jié)構(gòu)，每一金屬微結(jié)構(gòu)上都設(shè)置有一半導(dǎo)體元件，所有的半導(dǎo)體元件均通過導(dǎo)線與數(shù)模轉(zhuǎn)換器電連接，以將模擬電壓信號加載到每一半導(dǎo)體元件上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述半導(dǎo)體元件為電阻、電感或電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述半導(dǎo)體元件貼附在金屬微結(jié)構(gòu)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述半導(dǎo)體元件為貼附在金屬微結(jié)構(gòu)上的貼片式可變電容。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述金屬微結(jié)構(gòu)為通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在片狀基板上的具有特定圖案的金屬線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，所述金屬微結(jié)構(gòu)為單開口矩形環(huán)，所述半導(dǎo)體元件貼附在所述單開口矩形環(huán)的開口處并連接開口的兩端。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述金屬線為銅線或銀線。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述基材由多個片狀基板堆疊形成，每個片狀基板上均附著有多個金屬微結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的所述的基于CDMA制式的發(fā)射機，其特征在于，所述片狀基板由陶瓷材料、環(huán)氧樹脂或聚四氟乙烯制得。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，其特征在于，所述載波與模擬電壓信號在未進入超材料空間調(diào)制器之前是分離的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，所述發(fā)射機包括載波發(fā)生器、功率放大器、載波發(fā)射天線、傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口、數(shù)字信號處理模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及超材料空間調(diào)制器，所述超材料空間調(diào)制器，能夠?qū)⑺鰯?shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓信號調(diào)制到載波發(fā)生器產(chǎn)生的載波信號上，并發(fā)出與無線傳感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制方式調(diào)制出來的電磁波發(fā)射信號相一致的帶有基帶信息的電磁波。根據(jù)本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，由超材料空間調(diào)制器取代了現(xiàn)有的發(fā)射機中的多個器件，結(jié)構(gòu)非常簡單，并且可以有效降低非線性失真。
文檔編號H04W88/02GK102685932SQ20111006174
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者劉若鵬, 張洋洋, 徐冠雄, 許毓欽 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院