CN115987333B - 宽频无线微距离传感器的接收电路、发射电路、通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信网络技术，本发明公开一种宽频无线微距离传感器的接收电路、发射电路、通信系统，接收电路用于接收近距离高频无线信号，包括：VCC、PCB天线、电阻、第二电阻、电容、TVS二极管、三极管及微控制器；PCB天线为接收电路的信号输入端，正极连接于电容的正极，负极接地；PCB天线的负极连接TVS二极管的正极，TVS二极管的负极连接到三极管的基极，三极管的射极接地；VCC通过电阻连接到三极管的集电极；电阻的负极还连接第二电阻的正极，第二电阻的负极连接PCB天线的正极；三极管的集电极形成接收电路的信号输出端，并向下一级设备输出信号。本发明对物联网终端算力要求低、结构简单。

Description

宽频无线微距离传感器的接收电路、发射电路、通信系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种对物联网终端算力要求低、无需网关的结构简单的宽频无线微距离传感器的接收电路、发射电路、通信系统。

背景技术

常见的无线通讯技术，因为辐射强度阻塞或者天线设计问题，接收端靠近发射端会出现“灯下黑”现象，并不适合作为超短距离（小于50厘米）的信号传输，同时也受到复杂程度和成本的原因，也很少有工程师会将其他复杂的无线模块应用在此种特殊的应用场景中。

常见的超短距离传输，基本上是红外和声波传输，他们的问题是，传输带有方向性，信号很容易被遮挡，使用过程中需要将发射端对准接收端，结构上一定要把发射端或者接收端开口露出机壳等等。

而常见的不接触的接近传感器，通常只有一端是有源的，另一端则是待检测的对象，通过检测对象的声波反射或反光，电磁或者电容特性，来判断被测对象的接近与否，但基本上不能判断其接近的程度。

物联网时代的智能电器，通常都需要进行基础的设置和简单的传输，例如蓝牙的配对，WiFi的SSID和密钥的传输，加密算法的公钥传输或者热点配置信息。尤其是无线网络的配置，因为硬件出厂是不可能带有目标用户使用者的网络相关设置信息的，开始使用的过程就是一个硬件网络的配置和设置的过程。

业界采用的做法通常除了有线网络的自行协商外，在外壳上打印配对使用的唯一二维码，使用智能设备扫描获得ID或者公钥外，还有类似无线网络如WiFi会采用自建热点web让主机访问，经典蓝牙配对前采用蓝牙BLE发射不加密的广播数据包，或者采用音频或者超声波声纹的形式，最终实现被控对象和主机端如手机等设备传输配置信息或者进行小量数据的传输。

但是对于某些特殊的物联网应用，例如智能设备上的超低价单片机因为算力问题，无法自行建立热点web服务，或者被控对象采用自定义的极低价格的无线硬件和协议，不通过特殊设计的网关网桥进行无线信号或者协议转换，智能设备就接收不到手机的配置信息或者小量数据。

综上，超短距离通讯没有适合的无线方式；常见感应式接近传感器通常无法判断接近程度；物联网时代的智能设备的自动配置，受到硬件的影响，对物联网设备的算力要求比较高。

因此，亟需一种对物联网终端算力要求低、无需网关的基于TVS的宽频无线数字化收发的微距离传感器电路与装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种对物联网终端算力要求低、无需网关的结构简单的宽频无线微距离传感器的接收电路、发射电路、通信系统。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的接收电路，用于接收上一级设备发送的近距离高频无线信号，包括：

第一VCC、第一PCB天线、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一TVS二极管、第一三极管；

所述第一PCB天线为所述接收电路的信号输入端，所述第一PCB天线的正极连接于所述第一电容的正极，所述第一电容的负极接地；

所述第一PCB天线的负极连接所述第一TVS二极管的正极，所述第一TVS二极管的负极连接到所述第一三极管的基极，所述第一三极管的射极接地；

所述第一VCC通过所述第一电阻连接到所述第一三极管的集电极；

所述第一电阻的负极还连接所述第二电阻的正极，所述第二电阻的负极连接所述第一PCB天线的正极；

所述第一三极管的集电极形成所述接收电路的信号输出端，并向下一级设备输出信号。

所述下一级设备为微控制器，所述接收电路的输出端连接所述微控制器的一个I/O口。

还包括第二TVS二极管，所述第二TVS二极管的负极连接于所述第一PCB天线的正极或负极，所述第二TVS二极管的正极接地；或

所述第二TVS二极管的负极连接所述第一PCB天线的正极，正极连接所述第一PCB天线的负极。

第二方面，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的发射电路，用于发射近距离高频无线信号，包括：

信号输入端、第二VCC、第二PCB天线、第三电阻、第二三极管、第二电容、第三电容、第四电阻；

所述第二PCB天线为所述发射电路的信号发射端，所述第二PCB天线的正极连接所述第二VCC，所述第二PCB天线的负极连接所述第二电容的正极；

所述信号输入端通过所述第三电阻连接所述第二三极管的基极；

所述第二三极管的集电极连接至所述第二PCB天线的负极，所述第二三极管的射极与所述第二电容的负极连接；

所述第四电阻与第三电容并联后正极连接于所述第二三极管的射极，负极接地。

还包括第三TVS二极管，所述第三TVS二极管的负极连接于所述第二PCB天线的正极，所述第三TVS二极管的正极连接于所述第二PCB天线的负极。

还包括第四电容，所述第四电容的正极连接所述第二VCC，负极接地。

第三方面，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的通信系统，包括：

发射器及接收器，所述发射器包括发射电路并用于向所述接收器发送近距离高频无线信号；及所述接收器包括所述的宽频无线微距离传感器的接收电路，并用于接收所述发射器所发射的高频无线信号。

第四方面，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的通信系统，包括：

发射器及接收器，所述发射器包括所述的宽频无线微距离传感器的发射电路，并用于向所述接收器发送近距离高频无线信号；及所述接收器包括接收电路并用于接收所述发射器所发射的高频无线信号。

第五方面，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的通信系统，包括：

接收器，所述接收器包括：第一VCC、第一PCB天线、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一TVS二极管、第一三极管及微控制器；

所述第一PCB天线为所述接收电路的信号输入端，所述第一PCB天线的正极连接于所述第一电容的正极，所述第一电容的负极接地；

所述第一PCB天线的负极连接所述第一TVS二极管的正极，所述第一TVS二极管的负极连接到所述第一三极管的基极，所述第一三极管的射极接地；

所述第一VCC通过所述第一电阻连接到所述第一三极管的集电极；

所述第一电阻的负极还连接所述第二电阻的正极，所述第二电阻的负极连接所述第一PCB天线的正极；

所述第一三极管的集电极形成所述接收电路的信号输出端，并向所述微控制器输出信号；

所述接收电路的信号输出端连接微控制器的一个I/O口，所述微控制器通过I/O口的电平的大小变化，转换为微量数据数字通讯的比特信号。

第六方面，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的通信系统，包括：

发射器，所述发射器包括发射电路，并用于发射信号；及

接收器，所述接收器包括接收电路，接收电路：第一VCC、第一PCB天线、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一TVS二极管、第一三极管及微控制器；

所述第一PCB天线为所述接收电路的信号输入端，接收所述发射器所发射的信号，所述第一PCB天线的正极连接于所述第一电容的正极，所述第一电容的负极接地；

所述第一PCB天线的负极连接所述第一TVS二极管的正极，所述第一TVS二极管的负极连接到所述第一三极管的基极，所述第一三极管的射极接地；

所述第一VCC通过所述第一电阻连接到所述第一三极管的集电极；

所述第一电阻的负极还连接所述第二电阻的正极，所述第二电阻的负极连接所述第一PCB天线的正极；

所述第一三极管的集电极形成所述接收电路的信号输出端，并向所述微控制器输出信号；

所述接收电路的输出端连接模数转换器，将变化的直流成分采集放大，用于判断所述发射器和所述接收器的距离远近。

第七方面，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的通信系统，包括：

发射器，所述发射器发射电路，所述发射电路包括：信号输入端、第二VCC、第二PCB天线、第三电阻、第二三极管、第二电容、第三电容、第四电阻、微控制器；

所述微控制器将微量数据数字通讯的比特信号转换为I/O口的电平的大小，并输出至所述信号输入端；

所述第二PCB天线为所述发射电路的信号发射端，所述第二PCB天线的正极连接所述第二VCC，所述第二PCB天线的负极连接所述第二电容的正极；

所述信号输入端通过所述第三电阻连接所述第二三极管的基极；所述第二三极管的集电极连接至所述第二PCB天线的负极，所述第二三极管的射极与所述第二电容的负极连接；

所述第四电阻与第三电容并联后正极连接于所述第二三极管的射极，负极接地。

本发明的有益效果：

1、本发明对下一级设备的算力要求低，无需通过建立web服务，不用通过特殊设计的网关网桥进行无线信号或者协议转换，下一及设备就可以接收到上一级设备发送的配置信息或者小量数据，因此能够有效地降低电子设备/电子装置对于单片机的性能要求，有助于降低电子设备/电子装置的制作成本；

2、能够实现超短距离的信号传输，接收电路与发射电路之间的距离小于50厘米，而不会出现灯下黑的现象。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1a所示为本发明宽频无线微距离传感器的接收电路的一个实施例的电路原理图。

图1b所示为本发明宽频无线微距离传感器的接收电路的另一个实施例的电路原理图。

图2所示为本发明宽频无线微距离传感器的发射电路的一个实施例的电路原理图。

图3所示为本发明宽频无线微距离传感器的通信系统的第一个实施例的示意图。

图4所示为本发明宽频无线微距离传感器的通信系统的第二个实施例的示意图。

图5所示为本发明宽频无线微距离传感器的通信系统的第三个实施例的示意图。

图6所示为本发明宽频无线微距离传感器的通信系统的第四个实施例的示意图。

图7所示为本发明宽频无线微距离传感器的通信系统的第五个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下文中，若在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，若本发明涉及到术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

首先需要说明的是，本发明中，所应用到瞬态电压抑制二极管（TransientVoltage Suppressor）即为TVS二极管，其高频特性非常优越，且两端的结电容极小，很适合用于高频检波（高频整流），将检波后的低频包络信号直接放大作为智能设备的数字或者模拟输入，亦即高频信号经过TVS二极管的检波后，会剩下低频的包络信号给下一级的三极管进行放大。放大后的电平信号，可以直接输入单片机（微处理器，或者MCU）进行信号的判断与读取。单片机可以根据应用，比如接近传感器采用模数转换器（ADC）进行信号的读取，对于短距离的数字通信，则单片机采用串口进行读取等等。

此外，它还是一种二极管形式的高效能保护器件，当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能在10的负12次方秒量级的时间内，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压钳位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

需要说明的是，本发明所提到的如单片机、微处理器或者MCU都是指同一种功能的器件或者是同一类功能的器件，均为本领域技术人员所熟知，对于本领域技术人员而言，可以互通互换，根据实际需要进行选用。在本文的所有实施例中，如单独提到单片机、微处理器或者MCU三者之中的任何一种，均可指代这三种器件。

本发明提供一种使用高性能的(高频特性佳，结电容小）瞬态抑制二极管简称TVS的核心器件，设计了满足智能小家电电器的超短距离的无线数字化收发电路，同时可以作为能输出与接近距离成比例关系的电平，作为可读取接近距离的宽频带的多用途传感器电路。

本发明的接收电路有别于传统的信号接收系统、信号接收电路，其核心采用的是小功率TVS器件，即利用TVS的雪崩击穿特性构造强力的保护，形成对外部和接收到的信号进行钳位限幅等等，同时可以作为接收信号的高频检波，将检波后的低频包络信号直接放大作为智能设备的模拟或者数字输入，不需要采用元器件数量众多，电路较复杂的接收集成电路，只采用一只TVS和三极管就可以实现超短距离的无线接收。

因此，对于本发明的接收电路而言，能够解决由于智能设备上的超低价单片机因为算力问题，无法自行建立热点web服务而无法实现手机（或者其他终端）的配置信息、认证信息或者小量数据无法传输的问题。对单片机的算力要求低，而能够有效地降低智能设备的设计成本。一个实施例中，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的接收电路200a，用于接收上一级设备发送的近距离高频无线信号。

需要说明的是，上一级设备可以是智能移动终端，如手机、平板、笔记本电脑等等，可以发送高频无线信号，也可以是诸如单片机加上发射器（发射电路）的配合，例如以单片机为例，发射端的单片机驱动高频发射电路，发送高频无线信号。

此外还需要说明的是，本文出现的“近距离”往往是指距离在0-100厘米范围内的距离，尤其是指0-50厘米之间的距离。

参考图1a，所述接收电路包括： 第一VCC100、第一PCB天线1、第一电阻R201、第二电阻R202、第一电容C201、第一TVS二极管D201、第一三极管T201；

一个实施例中，微控制器为单片机，更具体地是可以是对算力要求低，价格低廉的单片机。如此能够降低智能设备（智能电器、电子产品等等）对单片机性能的要求，使得低廉的单片机即可能满足智能设备关于信号接收的算力能力要求，有效地降低智能设备的成本。

所述第一PCB天线1为所述接收电路的信号输入端，所述第一PCB天线1的正极连接于所述第一电容C201的正极，所述第一电容C201的负极接地；

具体地，所述第一电容C201是本发明接收电路中，所述第一PCB天线1的主谐振电容，所述第一PCB天线1与所述第一电容C201构成了一个并联谐振回路，且作用是用于接收近距离的无线信号。

所述第一PCB天线1的负极连接所述第一TVS二极管D201的正极，所述第一TVS二极管D201的负极连接到所述第一三极管T201的基极，所述第一三极管T201的射极接地；

所述第一TVS二极管D201的作用是高频检波，将检波后的低频包络信号经过所述第一三极管T201放大，作为智能设备的模拟或者数字输入。

所述第一VCC100通过所述第一电阻R201连接到所述第一三极管T201的集电极；

所述第一电阻R201的负极还连接所述第二电阻R202的正极，所述第二电阻R202的负极连接所述第一PCB天线1的正极；

所述第一三极管T201的集电极形成所述接收电路的信号输出端，并向下一级设备输出信号。

本发明的具体原理如下：由PCB天线1、第一TVS二极管D201、第一电容C201构成的电路接收到上 一级设备发送的高频无线信号，经过第一TVS二极管D201检波后产生的直流电压，再经过第一三极管T201放大后将信号传递到下一级设备，通过第二电阻R202调节第一三极管T201的基极电压，通过调节第一电阻R201进而改变第一三极管T201的放大强弱，达到调节灵敏度的作用。

检波的灵敏度（检波后输出的直流电压与输入到二极管的高频交流电压之比）随着高频电压的幅值减小而急速降低，本发明接收电路，选择频率特性好的第一TVS二极管D201，调节好第一电阻R201，可以进行很有效的高频信号检测，本发明的频率测试上限取决于第一TVS二极管D201的工作频率。

本发明实施例的信号输出端连接的下一级设备，一般是指微控制器（单片机），单片机端口设置为输入状态时，理论输入阻抗是很大的，所以VCC100提供的电流流过第一三极管T201的集电极同时还为第一三极管T201的基极供电，电流也会有少量流入第一三极管T201的基极，最后发射极完成汇流，最后进到参考地。其中所述第二电阻R202的主要作用是提供PCB天线1和第一三极管T201的基极的偏置电压。所述第一电阻R201实质上是第一三极管T201的负载电阻（输出电阻），因此通过调整第一电阻R201的大小，可以调节流经第一三极管集电极的电流大小，即可以调节第一三极管T201的放大倍数。由于发射电路与接收电路是超近距离的缘故，此电路的第一TVS二极管D201检波输出可以达到mV以上，经过第一三极管T201的放大（几十到几百倍），信号会出现明显的饱和放大，形成近似数字信号的矩形波，还夹杂有随着强度变化的直流信号，最终所述信号输出端输出的是一个变化的电压信号：其成分主要有脉冲电压。

例如当上一级设备为智能移动终端，更具体地为手机，手机发送近距离高频无线信号，该无线信号携带手机发送出的配置信息或者小量数据，由所述接收电路转换形成上文所述的脉冲电压，下一次设备的单片机对该脉冲电压进行分析，得出脉冲电压代表的信息。

一个实施例中，所述下一级设备为微控制器，所述接收电路的信号输出端连接所述微控制器的一个I/O口。

本实施例中，下一级设备为微控制器，例如是单片机，可以是对算力要求很低的单片机，即为安装于智能设备上的单片机，本发明提供的接收电路，对单片机的算力要求低，因此智能设备无需因为密码配置、小量数据的传输功能而增加设计成本。

一个实施例中，参考图1a，还包括第二TVS二极管D202，所述第二TVS二极管D202的负极连接于所述第一PCB天线1的正极或负极，所述第二TVS二极管D202的正极接地；

具体到图1a中，所述第二TVS二极管D202的负极是连接于第一PCB天线1的负极，所述第二TVS二极管D202的正极接地；

此外，参考图1b，所述第二TVS二极管D202的负极还可以是连接于第一PCB天线1的正极，所述第二TVS二极管D202的正极接地。

此外，需要说明的是，图1b中除了所述第二TVS二极管D202的连接方式不一样外，其他的元器件连接方式及作用与图1a相同，在此不在赘述。

由于所述第二TVS二极管D202为瞬态电压抑制二极管，是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能在10的负12次方秒量级的时间内，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压钳位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

需要说明的是，本发明实施例所用到的所述第一PCB天线为宽频接收天线，频率的范围满足：1MHz-5GHz即可；对所述第一TVS二极管、第二TVS二极管、第一三极管的型号亦没有要求；第一电阻的取值范围为20-100K，第二电阻的取值范围为500K-2M，并在实际的使用过程中对第一电阻及第二电阻的取值范围进行试验和选择。

参考图2，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的发射电路100a，用于发射近距离高频无线信号，包括：

信号输入端（INPUT）、第二VCC200、第二PCB天线2、第三电阻R101、第二三极管T101、第二电容C102、第三电容C103、第四电阻R102；

所述第二PCB天线2为所述发射电路的信号发射端，所述第二PCB天线2的正极连接所述第二VCC200，所述第二PCB天线2的负极连接所述第二电容C102的正极；

所述信号输入端通过所述第三电阻R101连接所述第二三极管T101的基极；

所述第二三极管T101的集电极连接至所述第二PCB天线2的负极，所述第二三极管T101的射极与所述第二电容C102的负极连接；

所述第四电阻R102与第三电容C103并联后正极连接于所述第二三极管T101的射极，负极接地。

在本发明实施例中，所述第二PCB天线2与第二电容C102构成本发明发射电路的谐振电路，其中所述第二电容C102是主谐振电容，串联于所述第二PCB天线2上。

所述第四电阻R102与第三电容C103并联后，所起到的作用是通交流，而让直流对所述第二三极管T 101有一个反馈作用，而让所述第二三极管T 101工作稳定。

信号输入端（INPUT）可以是单片机的I/O口输出，并用于驱动所述发射电路，接收电路连接的微控制器（单片机）使用普通串口读取接收电路的数字脉冲，只要检波出来的脉冲符合发射电路所发射出来的波形，接收电路连接的微控制器（单片机）就可以获取发射电路发射的小量数据信息。

一个实施例中，还包括第三TVS二极管D3，所述第三TVS二极管D3的负极连接于所述第二PCB天线2的正极，所述第三TVS二极管D2的正极连接于所述第二PCB天线2的负极。

需要说明的是，所述第三TVS二极管D3的作用与所述第二TVS二极管D202的作用相同，详见上文对所述第二TVS二极管D202的解释。

一个实施例中，还包括，所述第四电容C101的正极连接所述第二VCC200，负极接地。

所述第四电容C101的主要作用是电源滤波，且需要对其电容的取值比较大，容抗小，相当于串联在谐振回路上。

需要说明的是，本发明实施例所用到的所述第二PCB天线为宽频接收天线，频率的范围满足：1MHz-5GHz即可；对所述第三TVS二极管、第二三极管的型号亦没有要求；第三电阻（R101）的取值范围为20-100K，第四电阻（R102）的取值范围为500K-2M，并在实际的使用过程中对第三电阻及第四个电阻的取值范围进行试验和选择。

参考图3，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的通信系统，包括：发射器10及接收器20，所述发射器10包括发射电路11并用于向所述接收器发送近距离高频无线信号；所述接收器20包括所述的宽频无线微距离传感器的接收电路200a，并用于接收所述发射器10所发射的高频无线信号。

需要说明的是，所述的宽频无线微距离传感器的接收电路200a的详细说明参考上文对其的解释，在此不再赘述。

参考图4，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的通信系统，包括：发射器10a及接收器20a，所述发射器10a包括所述的宽频无线微距离传感器的发射电路100a，并用于向所述接收器20a发送近距离高频无线信号，所述接收器20a包括接收电路21。

参考图1a、5，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的通信系统，包括：

接收器20a，所述接收器20a包括接收电路21，接收电路21包括：第一VCC100、第一PCB天线1、第一电阻R201、第二电阻R202、第一电容C201、第一TVS二极管D201、第一三极管T201及微控制器30；

所述第一PCB天线1为所述接收电路21的信号输入端，所述第一PCB天线1正极连接于所述第一电容C201的正极，所述第一电容C201的负极接地；

所述第一PCB天线1的负极连接所述第一TVS二极管D201的正极，所述第一TVS二极管D201的负极连接到所述第一三极管的基极T201，所述第一三极管T201的射极接地；

所述第一TVS二极管D201的作用是高频检波，将检波后的低频包络信号经过所述第一三极管T201放大，作为智能设备的模拟或者数字输入。

所述第一VCC100通过所述第一电阻R201连接到所述第一三极管T201的集电极；

所述第一电阻R201的负极还连接所述第二电阻R202的正极，所述第二电阻R202的负极连接所述第一PCB天线1的正极；

所述第一三极管T201的集电极形成所述接收电路21的信号输出端，并向所述微控制器30输出信号；

所述接收电路21的输出端连接微控制器30的一个I/O口，所述微控制器30通过I/O口的电平的大小变化，转换为微量数据数字通讯的比特信号。

具体的，所述为控制30可以为如背景技术提到的物联网时代的智能电器，通常都需要进行基础的设置和简单的数据传输，例如蓝牙的配对，WiFi的SSID和密钥的传输，加密算法的公钥传输或者热点配置信息。因此可以通过本发明实施例提供的接收电路进行数据传输。

需要说明的是，本发明实施例所用到的所述第一PCB天线为宽频接收天线，频率的范围满足：1MHz-5GHz即可；对所述第一TVS二极管、第二TVS二极管、第一三极管的型号亦没有要求；第一电阻的取值范围为20-100K，第二电阻的取值范围为500K-2M，并在实际的使用过程中对第一电阻及第二电阻的取值范围进行试验和选择。

本发明的具体原理如下：由PCB天线1、第一TVS二极管D201、第一电容C201构成的电路接收到高频信号，经过第一TVS二极管D201检波后产生的直流电压，再经过第一三极管T201放大后推动后级，调节第一电阻R201，控制第一三极管T201的基极电压，进而改变第一三极管T201的放大强弱，达到调节灵敏度的作用。

检波的灵敏度（检波后输出的直流电压与输入到二极管的高频交流电压之比）随着高频电压的幅值减小而急速降低，本发明属于简易的接收电路中，选择频率特性好的第一TVS二极管D201，调节好第一电阻R201，可以进行很有效的高频信号检测的，本发明的频率测试上限取决于第一TVS二极管D201的工作频率。

本发明实施例的信号输出端连接的下一级设备，一般是指微控制器（单片机），单片机端口设置为输入状态时，理论输入阻抗是很大的，所以VCC100提供的电流流过第一三极管T201的集电极同时还为第一三极管T201的基极供电，电流也会有少量流入第一三极管T201的基极，最后发射极完成汇流，最后进到参考地。其中所述第二电阻R202的主要作用是提供PCB天线1和第一三极管T201的基极的偏置电压。所述第一电阻R201实质上是第一三极管T201的负载电阻（输出电阻），因此通过调整第一电阻R201的大小，可以调节流经第一三极管集电极的电流大小，即可以调节第一三极管T201的放大倍数。由于发射电路与接收电路是超近距离的缘故，此电路的第一TVS二极管D201检波输出可以达到mV以上，经过第一三极管T201的放大（几十到几百倍），信号会出现明显的饱和放大，形成近似数字信号的矩形波，还夹杂有随着强度变化的直流信号，最终所述信号输出端输出的是一个变化的电压信号：其成分主要有脉冲电压。

例如当上一级设备为智能移动终端，更具体地为手机，手机发送近距离高频无线信号，该无线信号携带手机发送出的配置信息或者小量数据，由所述接收电路转换形成上文所述的脉冲电压，下一次设备的单片机对该脉冲电压进行分析，得出脉冲电压代表的信息。

一个实施例中，参考图1a和6，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的通信系统，包括：

发射器10，所述发射器10包括发射电路11，并用于发射信号；及

接收器20a，所述接收器20a包括接收电路21，接收电路21包括：

第一VCC100、第一PCB天线1、第一电阻R201、第二电阻R202、第一电容C201、第一TVS二极管D201、第一三极管T201及微控制器30；

所述第一PCB天线1为所述接收电路21的信号输入端，接收所述发射器11所发射的信号，所述第一PCB天线1的正极连接于所述第一电容C201的正极，所述第一电容C201的负极接地；

所述第一PCB天线1的负极连接所述第一TVS二极管D201的正极，所述第一TVS二极管D201的负极连接到所述第一三极管T201的基极，所述第一三极管T201的射极接地；

所述第一TVS二极管D201的作用是高频检波，将检波后的低频包络信号经过所述第一三极管T201放大，作为智能设备的模拟或者数字输入。

所述第一VCC100通过所述第一电阻R201连接到所述第一三极管T201的集电极；

所述第一电阻R201的负极还连接所述第二电阻R202的正极，所述第二电阻R202的负极连接所述第一PCB天线1的正极；

所述第一三极管T201的集电极形成所述接收电路21的信号输出端，并向所述微控制器301输出信号；

所述接收电路21的输出端连接模数转换器40，将变化的直流成分采集放大，用于判断所述发射器10和所述接收器20a的距离远近。

需要说明的是，本发明实施例所用到的所述第一PCB天线为宽频接收天线，频率的范围满足：1MHz-5GHz即可；对所述第一TVS二极管、第二TVS二极管、第一三极管的型号亦没有要求；第一电阻的取值范围为20-100K，第二电阻的取值范围为500K-2M，并在实际的使用过程中对第一电阻及第二电阻的取值范围进行试验和选择。

一个实施例中，参考图2和7，本发明提供一种宽频无线微距离传感器的通信系统，包括：

发射器10，所述发射器10包括发射电路11，所述发射电路包括：信号输入端（INPUT）、第二VCC200、第二PCB天线2、第三电阻R101、第二三极管T101、第二电容C102、第三电容C103、第四电阻R102、微控制器50；

所述微控制器50将微量数据数字通讯的比特信号转换为I/O口的电平的大小，并输出至所述信号输入端；

所述第二PCB天线2为所述发射电路11的信号发射端，所述第二PCB天线2的正极连接所述第二VCC200，所述第二PCB天线2的负极连接所述第二电容C102的正极；

所述信号输入端通过所述第三电阻R101连接所述第二三极管T101的基极；所述第二三极管T101的集电极连接至所述第二PCB天线2的负极，所述第二三极管T101的射极与所述第二电容C102的负极连接；

所述第四电阻R102与第三电容C103并联后正极连接于所述第二三极管T101的射极，负极接地。

在本发明实施例中，所述第二PCB天线2与第二电容C102构成本发明发射电路的谐振电路，其中所述第二电容C102是主谐振电容，串联于所述第二PCB天线2上。

所述第四电阻R102与第三电容C103并联后，所起到的作用是通交流，而让直流对所述第二三极管T 101有一个反馈作用，而让所述第二三极管T 101工作稳定。

信号输入端（INPUT）是微控制器输出，并用于驱动所述发射器10的发射电路11，所述微控制器50将微量数据数字通讯的比特信号转换为I/O口的电平的大小，并输出至所述信号输入端，并通过所述发射器10的发射电路11向外发射。

需要说明的是，本发明实施例所用到的所述第二PCB天线为宽频接收天线，频率的范围满足：1MHz-5GHz即可；对所述第三TVS二极管、第二三极管的型号亦没有要求；第三电阻（R101）的取值范围为20-100K，第四电阻（R102）的取值范围为500K-2M，并在实际的使用过程中对第三电阻及第四个电阻的取值范围进行试验和选择。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种宽频无线微距离传感器的接收电路，用于接收上一级设备发送的近距离高频无线信号，其特征在于，包括：

第一VCC、第一PCB天线、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一TVS二极管、第一三极管；

所述第一PCB天线为所述接收电路的信号输入端，所述第一PCB天线的正极连接于所述第一电容的正极，所述第一电容的负极接地；

所述第一PCB天线的负极连接所述第一TVS二极管的正极，所述第一TVS二极管的负极连接到所述第一三极管的基极，所述第一三极管的射极接地；

所述第一VCC通过所述第一电阻连接到所述第一三极管的集电极；

所述第一电阻的负极还连接所述第二电阻的正极，所述第二电阻的负极连接所述第一PCB天线的正极；

所述第一三极管的集电极形成所述接收电路的信号输出端，并向下一级设备输出信号；

还包括第二TVS二极管，所述第二TVS二极管的负极连接于所述第一PCB天线的正极或负极，所述第二TVS二极管的正极接地；或

所述第二TVS二极管的负极连接所述第一PCB天线的正极，正极连接所述第一PCB天线的负极；

其中，所述第一PCB天线为宽频接收天线，频率的范围满足：1MHz-5GHz;第一电阻的取值范围为20-100K，第二电阻的取值范围为500K-2M。

2.如权利要求1所述的宽频无线微距离传感器的接收电路，其特征在于，所述下一级设备为微控制器，所述接收电路的输出端连接所述微控制器的一个I/O口。

3.一种宽频无线微距离传感器的发射电路，用于发射近距离高频无线信号，其特征在于，包括：

信号输入端、第二VCC、第二PCB天线、第三电阻、第二三极管、第二电容、第三电容、第四电阻；

所述第二PCB天线为所述发射电路的信号发射端并用于向下一级设备发送近距离高频无线信号，所述第二PCB天线的正极连接所述第二VCC，所述第二PCB天线的负极连接所述第二电容的正极；

所述信号输入端通过所述第三电阻连接所述第二三极管的基极；

所述第二三极管的集电极连接至所述第二PCB天线的负极，所述第二三极管的射极与所述第二电容的负极连接；

所述第四电阻与第三电容并联后正极连接于所述第二三极管的射极，负极接地；

还包括第三TVS二极管，所述第三TVS二极管的负极连接于所述第二PCB天线的正极，所述第三TVS二极管的正极连接于所述第二PCB天线的负极；

还包括第四电容，所述第四电容的正极连接所述第二VCC，负极接地；

其中，所述第二PCB天线为宽频接收天线，频率的范围满足:1MHz-5GHz，第三电阻的取值范围为 20-100K，第四电阻的取值范围为 500K-2M。

4.一种宽频无线微距离传感器的通信系统，其特征在于，包括：发射器及接收器，

所述发射器包括发射电路并用于向所述接收器发送近距离高频无线信号；及

所述接收器包括如权利要求1-2任一项所述的无线微距离传感器的接收电路，并用于接收所述发射器所发射的高频无线信号。

5.一种宽频无线微距离传感器的通信系统，其特征在于，包括：发射器及接收器，

所述发射器包括如权利要求3所述的无线微距离传感器的发射电路，并用于向所述接收器发送近距离高频无线信号；及

所述接收器包括接收电路并用于接收所述发射器所发射的高频无线信号。

6.一种宽频无线微距离传感器的通信系统，其特征在于，包括：

接收器，所述接收器包括如权利要求1-2任一项所述的宽频无线微距离传感器的接收电路；

所述接收电路的信号输出端连接微控制器的一个I/O口，所述微控制器通过I/O口的电平的大小变化，转换为微量数据数字通讯的比特信号。

7.一种宽频无线微距离传感器的通信系统，其特征在于，包括：

发射器，所述发射器包括发射电路，并用于发射信号；及

接收器，所述接收器包括如权利要求1-2任一项所述的宽频无线微距离传感器的接收电路；

所述接收电路的输出端连接模数转换器，将变化的直流成分采集放大，用于判断所述发射器和所述接收器的距离远近。

8.一种宽频无线微距离传感器的通信系统，其特征在于，包括：

发射器及微控制器，所述发射器包括如权利要求3所述的宽频无线微距离传感器的发射电路；

所述微控制器将微量数据数字通讯的比特信号转换为I/O口的电平的大小，并输出至所述发射电路的信号输入端。

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