1、本文對(duì)貼近切削加工位置獲取多物理參數(shù)的多參數(shù)傳感器系統(tǒng)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,并研制了一套面向切削過(guò)程監(jiān)控的WSN(Wireless Sensor Network)數(shù)傳系統(tǒng)。
　　本文在對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)各關(guān)鍵技術(shù)特別是硬件技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上,詳細(xì)研究了WSN數(shù)傳系統(tǒng)中軟硬件的原理。設(shè)計(jì)了一個(gè)由低功耗數(shù)傳節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)組成的WSN數(shù)傳系統(tǒng)。采用CC1110芯片作為核心設(shè)計(jì)了WSN節(jié)點(diǎn)的射頻收發(fā)電路

2、,并針對(duì)收發(fā)電路設(shè)計(jì)了一個(gè)精簡(jiǎn)的、能量高效的通信協(xié)議及其配套的上位機(jī)監(jiān)控軟件。
　　為提高無(wú)線信號(hào)的信噪比,提高通信可靠性,本文采用基于S參數(shù)的等功率增益圓的方法設(shè)計(jì)了一個(gè)甲類線性射頻功率放大器,并在ADS軟件中搭建模型對(duì)其進(jìn)行仿真和優(yōu)化。根據(jù)功放管的靜態(tài)工作點(diǎn),為該功放電路設(shè)計(jì)了晶體管有源偏置電路。對(duì)功放電路進(jìn)行試制并調(diào)試之后,經(jīng)測(cè)試,功放功率增益達(dá)到18.20dB,接近仿真得到的最大功率增益值。同時(shí),該功放輸出功率、輸入輸出電

3、壓駐波比和輸入輸出回波損耗等指標(biāo)也都接近設(shè)計(jì)值,滿足系統(tǒng)需求。另外,本文還對(duì)射頻扼流圈和旁路電容的頻率特性進(jìn)行了研究。
　　射頻巴倫是負(fù)責(zé)平衡射頻信號(hào)與非平衡射頻信號(hào)之間轉(zhuǎn)換的部件。在對(duì)各種常見的巴倫電路形式進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)之上,本課題設(shè)計(jì)了一種LC巴倫電路,并對(duì)其進(jìn)行了S參數(shù)仿真。經(jīng)過(guò)試制和優(yōu)化,該巴倫電路平均插入損耗達(dá)到2.27dB,性能接近成品LTCC巴倫。
　　低噪聲放大器可以有效提高節(jié)點(diǎn)接收靈敏度,提高抗干擾能力

4、。本文以集成低噪聲放大器芯片為核心,以外圍低噪聲電源電路、匹配電路和射頻濾波電路為輔助,構(gòu)建了一個(gè)WSN節(jié)點(diǎn)的低噪聲放大電路。該電路小信號(hào)增益達(dá)到16.73dB。
　　最后,在上述各部件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)了WSN數(shù)傳系統(tǒng)低功耗節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)的整體電路和PCB板,并進(jìn)行了調(diào)試。為研究系統(tǒng)的抗干擾能力,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)通信的誤碼率進(jìn)行了測(cè)試。經(jīng)過(guò)測(cè)試,相對(duì)于無(wú)射頻前端電路的傳統(tǒng)WSN數(shù)傳系統(tǒng),本文中設(shè)計(jì)的數(shù)傳系統(tǒng)誤碼率明顯降低。