CN205945708U - 一种信号发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种信号发生装置，属于通信领域。该信号发生装置包括电池、太阳能充电模块、温湿度传感器、微处理器及iBeacon蓝牙通信模块。iBeacon蓝牙通信模块包括iBeacon蓝牙主控芯片、射频发射天线模块及射频功率放大器。温湿度传感器、太阳能充电模块及iBeacon蓝牙主控芯片均与微处理器耦合，射频功率放大器与iBeacon蓝牙主控芯片耦合，射频发射天线模块与射频功率放大器耦合。本实用新型提供的信号发生装置能够提高信号的发射功率，扩大信息推送范围，且通过太阳能充电模块对电池进行充电，无需更换电池，降低了人工维护成本。

Description

一种信号发生装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种信号发生装置。

背景技术

旅游业是地区经济发展的重要支撑。而旅游景点信息的推广是发展旅游业的重要手段。iBeacon技术通过使用低功耗BLE蓝牙技术，iBeacon基站可以自动创建一个信号区域，当支持iBeacon协议的移动终端进入该信号区域时，可以自动接收到基于iBeacon的信息推送。目前已经有越来越多的手机等移动终端支持iBeacon技术，使得iBeacon技术越来越多地应用于人们的日常生活中。因此，基于iBeacon技术可以有效地将旅游景点的相关信息推送到用户的移动终端，方便用户了解周边的旅游景点的信息，从而推动旅游业的发展。然而，由于受到蓝牙芯片发射功率的限制，现有的iBeacon基站的发射功率较低，传输距离较短，限制了信息推送范围，并且推送内容大多仅限于预选存储的产品信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种信号发生装置，不仅能够提高信号的发射功率，扩大信息推送范围，还能够推送环境的实时温湿度数据。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种信号发生装置，包括电池、太阳能充电模块、温湿度传感器、微处理器及iBeacon蓝牙通信模块，所述iBeacon蓝牙通信模块包括iBeacon蓝牙主控芯片、射频发射天线模块及射频功率放大器，所述温湿度传感器、所述太阳能充电模块及所述iBeacon蓝牙主控芯片均与所述微处理器耦合，所述射频功率放大器与所述iBeacon蓝牙主控芯片耦合，所述射频发射天线模块与所述射频功率放大器耦合，所述电池与所述太阳能充电模块耦合，所述微处理器、所述iBeacon蓝牙主控芯片、所述温湿度传感器及所述射频功率放大器均与所述电池耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述射频功率放大器包括第一级放大电路和第二级放大电路，所述第一级放大电路的输入端与所述iBeacon蓝牙主控芯片的信号输出端耦合，所述第一级放大电路的输出端与所述第二级放大电路的输入端耦合，所述第二级放大电路的输出端与所述射频发射天线模块的输入端耦合，所述第一级放大电路及所述第二级放大电路均与所述电池耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一级放大电路包括第一晶体管、第一偏置电路、第一电阻、第一电容和第一电感，所述第一晶体管的基极与所述iBeacon蓝牙主控芯片的信号输出端耦合，所述第一晶体管的发射级接地，所述第一晶体管的集电极与所述第一电感的一端耦合，所述第一电感的另一端与所述电池耦合，所述第一偏置电路的一端与所述电池耦合，所述第一偏置电路的另一端及所述第一电阻的一端均与所述第一晶体管的基极耦合，所述第一电阻的另一端与所述第一电容耦合，所述第一电容的另一端与所述第一晶体管的集电极耦合，所述第一晶体管的集电极与所述第二级放大电路的输入端耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第二级放大电路包括第二偏置电路、第二晶体管及第二电感，所述第二晶体管的基极与所述第一晶体管的集电极耦合，所述第二晶体管的基极接地，所述第二晶体管的集电极与所述第二电感的一端耦合，所述第二电感的另一端与所述电池耦合，所述第二偏置电路的一端与所述电池耦合，所述第二偏置电路的另一端与所述第二晶体管的基极耦合，所述第二晶体管的集电极与所述射频发射天线模块的输入端耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述太阳能充电模块包括太阳能电池板和充电控制单元，所述太阳能电池板的正极与所述电池的正极耦合，所述太阳能电池板的负极与所述充电控制单元的输入端耦合，所述充电控制单元的输出端与所述电池的负极耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述充电控制单元为场效应管或三极管。

在本实用新型较佳的实施例中，上述充电控制单元包括第一开关和第二开关，所述第一开关包括第一NMOS管和第一二极管，所述第一NMOS管的源极与所述第一二极管的阳极耦合，所述第一NMOS管的漏极与所述第一二极管的阴极耦合，所述第二开关包括第二NMOS管和第二二极管，所述第二NMOS管的源极与所述第二二极管的阳极耦合，所述第二NMOS管的漏极与所述第二二极管的阴极耦合，所述第一NMOS管的漏极与所述太阳能电池板的负极耦合，所述第二NMOS管的漏极与所述电池的负极耦合，所述第一NMOS管的栅极与所述第二NMOS管的栅极均与第一控制端耦合，所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极均与第二控制端耦合，所述第一控制端与所述第二控制端均与所述微处理器耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述信号发生装置还包括实时时钟芯片，所述实时时钟芯片与所述微处理器耦合。

在本实用新型较佳的实施例中，上述iBeacon蓝牙主控芯片为型号为nRF52832的蓝牙芯片。

在本实用新型较佳的实施例中，上述信号发生装置还包括远程通信模块，所述远程通信模块分别与所述微处理器及所述电池耦合。

本实用新型提供的信号发生装置通过温湿度传感器实时采集当前环境的温湿度信息并发送到微处理器，微处理器将处理得到的温湿度数据发送到iBeacon蓝牙主控芯片，iBeacon蓝牙主控芯片将所述温湿度数据与预先存储的广播数据一同推送出去。进一步地，iBeacon蓝牙主控芯片发出的射频信号经过射频功率放大器进行功率放大后，再通过射频发射天线模块发送出去，有效地提高了射频信号的传输距离，扩大了信息推送的覆盖区域。此外，通过太阳能充电模块对电池进行充电，无需更换电池，降低了人工维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种信号发生装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种信号发生装置的射频功率放大器的一种电路结构图；

图3为本实用新型实施例提供的一种信号发生装置的太阳能充电模块的一种电路结构图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种信号发生装置100，包括电池120、太阳能充电模块130、温湿度传感器140、微处理器110及iBeacon蓝牙通信模块。其中，iBeacon蓝牙通信模块包括iBeacon蓝牙主控芯片150、射频发射天线模块170及射频功率放大器160。温湿度传感器140、太阳能充电模块130及iBeacon蓝牙主控芯片150均与微处理器110耦合。射频功率放大器160与iBeacon蓝牙主控芯片150耦合，射频发射天线模块170与射频功率放大器160耦合。电池120与所述太阳能充电模块130耦合。微处理器110、iBeacon蓝牙主控芯片150、温湿度传感器140及射频功率放大器160均与电池120耦合。

iBeacon蓝牙主控芯片150用于发出包括iBeacon广播数据的射频信号，经射频功率放大器160进行功率放大后由射频发射天线模块170发射出去。例如，iBeacon蓝牙主控芯片150可以为型号为nRF52832的蓝牙芯片。

温湿度传感器140用于实时采集当前环境的温湿度信息，并发送到微处理器110。微处理器110接收到所述温湿度信息后对其进行处理得到温湿度数据，将所得到的温湿度数据发送到iBeacon蓝牙主控芯片150。

射频功率放大电路用于对iBeacon蓝牙主控芯片150发出的射频信号进行功率放大，以增大上述射频信号的传输距离，即增大本信号发生装置100的信号覆盖范围，从而扩大旅游景点信息的推送范围。

本实施例中，射频功率放大器160包括第一级放大电路和第二级放大电路。第一级放大电路的输入端与iBeacon蓝牙主控芯片150的信号输出端耦合，第一级放大电路的输出端与第二级放大电路的输入端耦合，第二级放大电路的输出端与射频发射天线模块170的输入端耦合。第一级放大电路及第二级放大电路均与电池120耦合。通过两级放大电路实现蓝牙主控芯片输出信号的功率放大。

具体的，如图2所示，第一级放大电路包括第一晶体管Q1、第一偏置电路A、第一电阻R1、第一电容C1和第一电感L1。Vin表示iBeacon蓝牙主控芯片150的信号输出端，Vout表示射频功率放大器160的信号输出端。其中，第一晶体管Q1的基极与iBeacon蓝牙主控芯片150的信号输出端耦合，第一晶体管Q1的发射级接地，第一晶体管Q1的集电极与所述第一电感L1的一端耦合。第一电感L1的另一端与电源端接口VC耦合，电源端接口VC与电池120耦合。第一偏置电路A的一端也与电源端接口VC耦合，第一偏置电路A的另一端及第一电阻R1的一端均与第一晶体管Q1的基极耦合，第一电阻R1的另一端与第一电容C1耦合，第一电容C1的另一端与第一晶体管Q1的集电极耦合，第一晶体管Q1的集电极与第二级放大电路的输入端耦合。

第二级放大电路包括第二偏置电路B、第二晶体管Q2及第二电感L2。第二晶体管Q2的基极与第一晶体管Q1的集电极耦合，第二晶体管Q2的基极接地，第二晶体管Q2的集电极与第二电感L2的一端耦合。第二电感L2的另一端与电源端接口VC耦合，第二偏置电路B的一端也与电源端接口VC耦合，第二偏置电路B的另一端与第二晶体管Q2的基极耦合，第二晶体管Q2的集电极与射频发射天线模块170的输入端耦合。

另外，为了保证阻抗匹配，上述射频功率放大器160还包括iBeacon蓝牙主控芯片150的信号输出端与第一级放大电路的输入端之间设置的输入匹配网络，第一级放大电路与第二级放大电路之间设置的级间匹配网络以及第二级放大电路的输出端与射频发射天线模块170的输入端之间设置的输出匹配网络。其中，输入匹配网络、级间匹配网络及输出匹配网络均可以采用T型匹配网络。如图2所示，输入匹配网络为由第二电容C2、第三电容C3和第三电感L3组成的T型匹配网络。级间匹配网络为由第四电容C4、第五电容C5和第四电感L4构成的T型匹配网络。输出匹配网络为第五电感L5、第六电容C6及第七电容C7构成的T型匹配网络。

本实施例中，太阳能充电模块130用于将太阳能转化为电能为电池120充电，以维持电池120的电量。其中，电池120可以采用锂电池。具体的，太阳能充电模块130包括太阳能电池板和充电控制单元，太阳能电池板的正极与电池120的正极耦合，太阳能电池板的负极与充电控制单元的输入端耦合，充电控制单元的输出端与电池120的负极耦合。

在本实用新型的一种实施例中，充电控制单元可以为场效应管或三极管。在本实用新型的另一种实施例中，如图3所示，充电控制单元包括第一开关和第二开关，第一开关包括第一NMOS管Q3和第一二极管D1，第二开关包括第二NMOS管Q4和第二二极管D2。其中，第一开关为防反接保护开关，第二开关为充电控制开关。

具体的，如图3所示，第一NMOS管Q3的源极与第一二极管D1的阳极耦合，第一NMOS管Q3的漏极与第一二极管D1的阴极耦合。第二NMOS管Q4的源极与第二二极管D2的阳极耦合，第二NMOS管Q4的漏极与第二二极管D2的阴极耦合。第一NMOS管Q3的漏极与太阳能电池板S的负极耦合，第二NMOS管Q4的漏极与电池BA的负极耦合。第一NMOS管的栅极与第二NMOS管Q4的栅极均与第一控制端a耦合，第一NMOS管Q3的源极与第二NMOS管Q4的源极均与第二控制端b耦合，第一控制端a与第二控制端b均与微处理器110耦合。需要说明的是，图3中的电池BA即为图1中的电池120。

充电时，微处理器110发送第一触发指令控制第一控制端a与第二控制端b的电压值以控制第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4导通。充电完成时，微处理器110发送第二触发指令控制第一控制端a与第二控制端b的电压值以控制第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4截止。例如，可以在微处理器110与第一控制端a和第二控制端b之间设置驱动电路，即驱动电路的输入端与微处理器110耦合，驱动电路的输出端与第一控制端a和第二控制端b耦合，通过微处理器110发送的触发指令控制驱动电路的输出从而控制第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4的导通和截止。

微处理器110发送触发指令的具体实施方式可以为：设置电量检测电路，电量检测电路分别与电池120和微处理器110连接，用于检测电池120的剩余电量。当检测到电池120的剩余电量小于第一电量阈值时，发出第一触发指令控制第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4导通，开始充电，当检测到电池120的剩余电量大于或等于第二电量阈值时，发出第二触发指令控制第一NMOS管Q3和第二NMOS管Q4截止，完成充电。具体的，第一电量阈值和第二电量阈值可以根据需要预先设置。

需要说明的是，由于晚上的时间段太阳能充电模块130无法工作，因此可以预先设置充电时间段，当检测到电池120的剩余电量小于第一电量阈值时，还需判断当前时间是否在预设的充电时间段内，若当前时间在预设的充电时间段内时，再发出第一触发指令开启充电。或者，也可以设置光敏传感器，根据光敏传感器的输出信号判断当前是否有太阳光，以便于正常充电。

在本实用新型较佳的实施例中，上述信号发生装置100还包括实时时钟芯片180，实时时钟芯片180与微处理器110耦合。实时时钟模块用于对iBeacon蓝牙通信模块的开启时间段进行管理。初次使用信号发生装置100时，需要根据当前时间对实时时钟的时间进行设置，即对实时时钟芯片180进行时间同步操作。具体的，微处理器110获取到用户输入的当前时间后，将当前时间发送到实时时钟芯片180，完成实时时钟芯片180的时间同步。此外，微处理器110将预设的开启时间和关闭时间也发送至实时时钟芯片180，当实时时钟芯片180计时到达开启时间时，发送开启指令至微处理器110，微处理器110接收到开启指令后发送控制指令控制iBeacon蓝牙通信模块开启；当实时时钟芯片180计时到达关闭时间时，发送关闭指令至微处理器110，微处理器110接收到关闭指令后发送控制指令控制iBeacon蓝牙通信模块关闭。其中，开启时间和关闭时间根据需要设置，可以预先输入微处理器110。

例如，可以将iBeacon蓝牙通信模块的开启时间设置为每天的上班时间如上午9点，将iBeacon蓝牙通信模块的开启时间设置为每天的下班时间如下午5点半。通过定时开关的方式可以延长电池120的使用寿命。

另外，本实施例提供的信号发生装置100还包括远程通信模块190。远程通信模块190分别与微处理器110及电池120耦合。远程通信模块190用于与服务器进行数据交互，使得服务器能够监测本信号发生装置100的工作状态，以便于信号发生装置100的维护。当然，服务器也可以通过远程控制模块下发指令至本信号发生装置100以实现对本信号发生装置100的远程控制。本实施例中，远程通信模块190可以为支持3G、4G、WIFI、GPRS以及GSM中的一种或多种无线通信方式的无线通信模块。本实施例中，微处理器110可以为单片机、DSP、ARM或FPGA等具有数据处理功能的芯片。

在本实施例的一种应用场景中，服务器中预先将信号发生装置100的特征值与对应的推送信息进行绑定。使得每一个信号发生装置100的特征值均对应有推送信息。其中，特征值可以为信号发生装置100的ID号。推送信息可以为特定景点的图片、文字、3D模型、音频、视频、全景图等信息。

信号发生装置100所包括的iBeacon蓝牙通信模块开启后，iBeacon蓝牙主控芯片150发出射频信号，该射频信号经过射频功率放大器160进行功率放大后发送至射频发射天线模块170。射频发射天线模块170将放大后的射频信号辐射出去。其中，该射频信号中包括iBeacon蓝牙广播数据及当前环境的实时温湿度数据，所述广播数据中包括本信号发生装置100的特征值，例如ID号，该广播数据预先存储在iBeacon蓝牙主控芯片150中。

支持iBeacon技术的移动终端进入本信号发生装置100的信号覆盖区域内后接收到本信号发生装置100发送的射频信号后，并根据所述射频信号获得广播数据及当前环境的实时温湿度数据。此后，一方面将所获得的广播数据发送到服务器，服务器将与该广播数据中所包括的特征值对应的推送信息发送至移动终端上显示，另一方面在移动终端上显示当前环境的实时温湿度数据，实现旅游景点信息的推送及当前环境的实时温湿度数据的监测，便于用户了解周边旅游景点的信息及环境的温湿度数据。

综上所述，本实用新型提供的信号发生装置100通过温湿度传感器140实时采集当前环境的温湿度信息并发送到微处理器110，微处理器110将处理得到的温湿度数据发送到iBeacon蓝牙主控芯片150，iBeacon蓝牙主控芯片150将所述温湿度数据与预先存储的广播数据一同推送出去。进一步地，iBeacon蓝牙主控芯片150发出的射频信号经过射频功率放大器160进行功率放大后，再通过射频发射天线模块170发送出去，有效地提高了射频信号的传输距离，扩大了信息推送的覆盖区域。此外，通过太阳能充电模块130对电池120进行充电，无需更换电池120，降低了人工维护成本。

在本实用新型所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的模块，可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号发生装置，其特征在于，包括电池、太阳能充电模块、温湿度传感器、微处理器及iBeacon蓝牙通信模块，所述iBeacon蓝牙通信模块包括iBeacon蓝牙主控芯片、射频发射天线模块及射频功率放大器，所述温湿度传感器、所述太阳能充电模块及所述iBeacon蓝牙主控芯片均与所述微处理器耦合，所述射频功率放大器与所述iBeacon蓝牙主控芯片耦合，所述射频发射天线模块与所述射频功率放大器耦合，所述电池与所述太阳能充电模块耦合，所述微处理器、所述iBeacon蓝牙主控芯片、所述温湿度传感器及所述射频功率放大器均与所述电池耦合。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射频功率放大器包括第一级放大电路和第二级放大电路，所述第一级放大电路的输入端与所述iBeacon蓝牙主控芯片的信号输出端耦合，所述第一级放大电路的输出端与所述第二级放大电路的输入端耦合，所述第二级放大电路的输出端与所述射频发射天线模块的输入端耦合，所述第一级放大电路及所述第二级放大电路均与所述电池耦合。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一级放大电路包括第一晶体管、第一偏置电路、第一电阻、第一电容和第一电感，所述第一晶体管的基极与所述iBeacon蓝牙主控芯片的信号输出端耦合，所述第一晶体管的发射级接地，所述第一晶体管的集电极与所述第一电感的一端耦合，所述第一电感的另一端与所述电池耦合，所述第一偏置电路的一端与所述电池耦合，所述第一偏置电路的另一端及所述第一电阻的一端均与所述第一晶体管的基极耦合，所述第一电阻的另一端与所述第一电容耦合，所述第一电容的另一端与所述第一晶体管的集电极耦合，所述第一晶体管的集电极与所述第二级放大电路的输入端耦合。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二级放大电路包括第二偏置电路、第二晶体管及第二电感，所述第二晶体管的基极与所述第一晶体管的集电极耦合，所述第二晶体管的基极接地，所述第二晶体管的集电极与所述第二电感的一端耦合，所述第二电感的另一端与所述电池耦合，所述第二偏置电路的一端与所述电池耦合，所述第二偏置电路的另一端与所述第二晶体管的基极耦合，所述第二晶体管的集电极与所述射频发射天线模块的输入端耦合。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述太阳能充电模块包括太阳能电池板和充电控制单元，所述太阳能电池板的正极与所述电池的正极耦合，所述太阳能电池板的负极与所述充电控制单元的输入端耦合，所述充电控制单元的输出端与所述电池的负极耦合。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述充电控制单元为场效应管或三极管。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述充电控制单元包括第一开关和第二开关，所述第一开关包括第一NMOS管和第一二极管，所述第一NMOS管的源极与所述第一二极管的阳极耦合，所述第一NMOS管的漏极与所述第一二极管的阴极耦合，所述第二开关包括第二NMOS管和第二二极管，所述第二NMOS管的源极与所述第二二极管的阳极耦合，所述第二NMOS管的漏极与所述第二二极管的阴极耦合，所述第一NMOS管的漏极与所述太阳能电池板的负极耦合，所述第二NMOS管的漏极与所述电池的负极耦合，所述第一NMOS管的栅极与所述第二NMOS管的栅极均与第一控制端耦合，所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极均与第二控制端耦合，所述第一控制端与所述第二控制端均与所述微处理器耦合。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括实时时钟芯片，所述实时时钟芯片与所述微处理器耦合。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述iBeacon蓝牙主控芯片为型号为nRF52832的蓝牙芯片。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括远程通信模块，所述远程通信模块分别与所述微处理器及所述电池耦合。