無線攜能通信（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT）技術(shù)實現(xiàn)了信息與能量的并行傳輸,改變了傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的格局,具有重要的學術(shù)研究價值和廣闊的應(yīng)用場景。本文針對傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點功耗高、壽命短和維護難的缺陷,從無線能量傳輸技術(shù)和通信協(xié)議優(yōu)化兩個角度進行了學術(shù)研究與硬件實現(xiàn),具體研究內(nèi)容如下:（1）針對傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用電池供電的節(jié)點存在成本高、壽命短、維護難以及不可持續(xù)發(fā)展的問題,提出了基于SWIPT技術(shù)的無線傳感器節(jié)點模型,可以實現(xiàn)信息和能量在不同頻點上的高效并行傳輸。（2）針對星型拓撲網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備向節(jié)點發(fā)送信息時,節(jié)點長時間工作在接收機狀態(tài)進行監(jiān)聽導(dǎo)致功耗過高的問題,提出了基于Enhanced ShockBurst底層協(xié)議的發(fā)射機主動響應(yīng)協(xié)議（Transmitter Active Response Protocol,TARP）,可以使節(jié)點始終工作在發(fā)射機模式的同時接收中心設(shè)備發(fā)送的信息。（3）針對無線傳感器組網(wǎng)時由于數(shù)據(jù)撞包導(dǎo)致信息丟失的問題,改進了 ESB底層協(xié)議的數(shù)據(jù)包封裝和丟... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖３－７三種整流器輸出電壓與輸入功率的關(guān)系??

ｎ??降壓轉(zhuǎn)換＾?■??ｒｈＡ?｜?匕；￣；；￣?１?模塊?＜—ｆ??３升壓充電模塊??Ｅ３???＾?Ｔ?ｇｇ??冷啟動??＾?使能」??■?＾?＾?ｊ?』；—中????，＾＾?Ｉ＾??＼?￣￣＊｜?？？！－—－Ｔ??ｈ?Ｉ￣Ｗ．??Ｕ￣?ＭＰＰＴ?Ｉ?臟爾繼?＾＜｜￣?Ｉ??ｉ?倉考電壓．｜?ｐ—�。觯�?控飄模塊?碾?＇?＇?Ｉ??Ｉ＊＂１?ｍｍ?＾?１—＊?Ｉ＿Ｊ￣■■??Ｉ隹藤?Ｉ?Ｉ??｜參考電壓卜?Ａ?Ａ?參＋壓??圖３－９?—種典型的能＿理芯片結(jié)構(gòu)??３．５．１電路結(jié)構(gòu)??在給出＿量管理電路結(jié)構(gòu)之前，先理清紙量管理芯片的幾個關(guān)鍵功能：冷啟??動模塊，穩(wěn)壓輸出模塊，充電管理模塊。??冷肩動＇楱塊負．費：在輸入＿．￡￡黌于某一閾值時，芯片開始工作，．這一閾憧稱之??為冷啟動電壓（Ｃｏｌｄ－Ｓｔａｒｔ?Ｖｏｌｔａｇｅ），冷啟動電壓較低時，在微功率整流電路輸出很??低的電壓時能量管理電路即可啟動工作，換言之整個節(jié)點的功率靈敏度越??穩(wěn)壓輸出模塊通過毫微功率降壓轉(zhuǎn)換器輸出適合通信ＭＣＵ和傳感器工作的??電壓＊此功能通�？舍掠赏獠侩妷哼M行使能與關(guān)閉。??充電管理模塊應(yīng)包含過壓保護、欠壓保護以及儲能模塊電壓監(jiān)控功能，當儲??能模塊的電壓窗于過壓閾值時，充電管理模塊應(yīng)觸發(fā)過壓保護功能；當儲能模塊??的電壓低于欠壓閾值時，充電管理模塊應(yīng)觸發(fā)欠壓保護功能。??２７??

?電子科技大學碩士學位論文???圖３－１０給出了一種能Ｍ理電路在升壓階段和降壓階段的能量管理邏輯，以??保ｉ正無線傳感器節(jié)點在輸入功率較低時芷常啟動，在平均功耗過高時穩(wěn)定工作。??人＾蓋電個…⑴丨⑴＂＂纖：￥額，：巧汁??輸丨｜丨丨?ｉ?錢人輸入丨．ＬＵｋ?：：：：：??出丨出丨出：ｉ：出丨出丨出ｆ齡ｉｔ酵神探ｉ：ｉ丨出丨出丨出丨出??■二廣■？、Ｖｉ二八＿心：：：：：：：：：：：：：：：：ｉ「又Ｗ．泣???＜負戰(zhàn)Ｍ小輸入電丨ｋ?＞?？＂？??／＾ｊｉ，??開始??＜?冷啟動電壓＞?－Ｆ?猶東??圖３－１０能量管理邏輯??升壓階段：ｇ射頻整流器輸出的電壓迖到電源管理芯片的冷啟動電壓時，能??＿管理電路開始為能暈緩沖區(qū)（這里可以使用小容董的超級電容）充電。當能量緩??沖區(qū)電壓進一步上升到負載的最大額定電壓時，穩(wěn)壓模塊被使能，開啟穩(wěn)壓輸出??功能。禽ｆｌ量緩沖區(qū)電壓達到超級電容的額定電壓時，充電模塊停止３：作。??降壓階段：當能量鍰沖區(qū)的電壓低于超級電容的額定電壓時，充電模塊開始??工作。當能量．緩沖區(qū)的電壓進一步下降到負載的最小額定電壓時，穩(wěn)模塊被禁??用，關(guān)閉穩(wěn)壓輸出功能。當射頻電路輸出的電壓下降至電源管理芯片的冷啟動電??壓以下時，能量管理電路停止工作。??３．５．２?ＭＰＰＴ?算法??最大功率點跟蹤（Ｍａｘｉｍｕｍ?Ｐｏｗｅｒ?Ｐｏｉｎｔ?Ｔｒａｃｋｉｎｇ，?ＭＰＰＴ）算法通常用于太陽能??電池的應(yīng)用中，通過實時偵測太陽能板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值，使??系統(tǒng)實現(xiàn)最大功率輸出。太陽能電池板與射頻整流電路具有兩個共同點，其一是??輸出功率很小，其二是輸出電壓電流并不穩(wěn)定（光強／電磁強

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3016110