基于聲表面波諧振器的無源無線接口電抗傳感器設(shè)計.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)的興起推動了傳感器的發(fā)展，新型無線傳感器成為研發(fā)熱點。而現(xiàn)今成熟的電抗傳感器如要實現(xiàn)遙測功能，必須連接復(fù)雜的有源接口組件，由此限制了電抗傳感器在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。聲表面波無源無線接口電抗傳感器由電抗傳感器通過匹配網(wǎng)絡(luò)與聲表面波器件相連，電抗型傳感器的阻抗變化借助匹配網(wǎng)絡(luò)使聲表面波器件的諧振頻率發(fā)生變化，并通過天線發(fā)射出去，就能使電抗傳感器獲得無線遙測功能，發(fā)展出一類新型無線傳感器。它不僅具有電抗傳感器的普適性，也具有聲表面波器

2、件的無源無線和嚴酷環(huán)境應(yīng)用優(yōu)勢。
　　首先，論文介紹了基于聲表面波諧振器的無源無線接口電抗傳感器的相關(guān)理論，包括：聲表面波諧振器的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)、等效電路以及回波特性；匹配網(wǎng)絡(luò)的作用以及如何選擇；電抗型傳感器的分類以及各自的特點；陶瓷芯片天線特征參數(shù)及其PCB布局；聲表面波單端接口電抗傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理，聲表面波雙端接口電抗傳感器的結(jié)構(gòu)特點、工作原理以及應(yīng)用意義；改進的阻抗匹配方法的優(yōu)勢、史密斯圓圖理論以及阻抗匹配的相關(guān)性能參數(shù)

3、。
　　然后，針對聲表面波諧振器的結(jié)構(gòu)以及等效電路特點，論文對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進行誤差校準；在此基礎(chǔ)上，測試聲表面波器件的反射系數(shù)S11并結(jié)合MATLAB數(shù)值計算可以實現(xiàn)對聲表面波等效電路參數(shù)的提?。唤Y(jié)合改進的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法，分別算出了T型和π匹配網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并進一步分析了駐波比、回波能量以及最終中心頻率的變化。分析結(jié)果可以很好地指導(dǎo)實際匹配網(wǎng)絡(luò)電路的制作。
　　在上述理論計算的基礎(chǔ)上，論文先測試了聲表面波器件自身的電參數(shù)

4、特性。根據(jù)改進的阻抗匹配方法，分別進行T型和π型匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配，實驗表明計算值可用于指導(dǎo)實際標稱值。根據(jù)T型和π型兩種不同的匹配網(wǎng)絡(luò)實際制作與封裝了兩組單端聲表面波接口組件，并測試和分析了這兩組接口組件的有源傳感響應(yīng)，總結(jié)了π-CLC和T-CLC的使用優(yōu)勢及其用途；再進一步通過π-CLC型聲表面波接口組件進行無線傳感響應(yīng)，分析了距離變化和其他環(huán)境因子以及自身設(shè)計的缺陷對無線測試的影響，從而提出雙端聲表面波接口電抗傳感器設(shè)計的必要性。