本實用新型屬于互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端。

背景技術(shù)：

藍牙是一種無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_放式標準。雖然藍牙的可靠傳輸距離較短，但是其能簡化移動通信終端之間以及移動通信終端與因特網(wǎng)之間的通信，并且成本較低，因而其在移動終端上獲得了較為廣泛的應(yīng)用，特別是在一些要求低功耗、硬件簡單的移動通信終端上，例如筆記本電腦、PDA、移動電話等等。

現(xiàn)有的藍牙終端主要做為智能手機的配件，可以為用戶提供包括通話和音樂播放的功能，其本質(zhì)是與手機相互通信的一種裝置。上述藍牙終端主要通過雙色OLED屏和單個的按鍵實現(xiàn)一些簡單的人機交互，例如撥打電話、控制音樂的播放和停止。這種藍牙終端不能滿足功能日益豐富的智能終端的需求，所以應(yīng)用和普及受到限制。

綜上所述，現(xiàn)有的藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端在外界能量較小時，即被能量收集器收集的能量不足以驅(qū)動傳感器，整個系統(tǒng)便會癱瘓，出現(xiàn)不可預知的后果；而且現(xiàn)有的藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端傳輸距離較短，功能單一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述缺陷，本實用新型的目的在于提供一種基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端，所述基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)置有用于接收藍牙射頻信號的超材料陣列天線；所述超材料陣列天線通過信號線連接傳感器工作電路；所述傳感器工作電路通過信號線與信號控制電路連接；所述信號控制電路通過信號線與藍牙模塊接口連接；所述藍牙模塊接口通過信號線與MCU控制器連接。

進一步，所述超材料陣列天線為超材料的開口諧振環(huán)；所述射頻能量收集器超材料陣列天線的基底鋪設(shè)有聚四氟乙烯玻璃纖維增強材料層；所述開口諧振環(huán)表面鍍有金材料層。

進一步，所述傳感器工作電路由Pierce震蕩電路和驅(qū)動及匹配電路組成；所述Pierce震蕩電路由增益放大器U1、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C6、電容C7、聲表面波傳感器SAW、電感L4組成；所述驅(qū)動及匹配電路由功率放大器U2、電感L3及C5組成；

所述聲表面波傳感器SAW用于傳感，將壓力物理信號轉(zhuǎn)換為振蕩的電信號；

增益放大器U1用于增益放大；電阻R4、R5和R6用于調(diào)節(jié)放大器的靜態(tài)工作點，使得U1處于放大工作狀態(tài)；電感L4用于提高振蕩電路的頻率穩(wěn)定性；Vin為振蕩電路的電源電壓；聲表面波諧振器SAW一方面與C6、C7兩電容構(gòu)成π型網(wǎng)絡(luò)形式的帶通濾波器，另一方面，在諧振器共振頻率上，提供180度相移，從而使得Pierce振蕩電路滿足幅度平衡和相位平衡振蕩的兩個條件，進而整個振蕩電路振蕩起來；

所述驅(qū)動及匹配電路用于將傳感信號傳播至信號控制電路；功率放大器U2組成驅(qū)動模塊；電感L3及C5組成匹配電路，用于將信號控制電路的阻抗與放大器的阻抗相匹配。

進一步，所述信號控制電路包括：射頻濾波器M1；所述射頻濾波器M1通過導線連接低噪聲前置放大器G1；所述噪聲前置放大器G1通過信號線連接零中頻接收器Max7033；所述零中頻接收器Max7033由下變頻器J1、下變頻器J2、片上濾波器M2、片上濾波器M3及低噪聲放大器G2、放大器G3組成；所述噪聲前置放大器G1通過信號線依次連接下變頻器J1、J2；，所述下變頻器J2通過信號線依次與片上高階低頻濾波器M2、片上濾波器M3連接；所述片上濾波器M3通過信號線與放大器G2、放大器G3連接；所述放大器G3通過信號線與AD轉(zhuǎn)換器連接；所述AD轉(zhuǎn)換器通過信號線與微處理器連接。

進一步，所述基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)還包括：打印機、殼體、音箱、鍵盤、操作面板、液晶顯示屏；

殼體內(nèi)部設(shè)有MCU控制器，MCU控制器分別與打印機和音箱電氣連接；殼體上表面設(shè)有操作面板，操作面板上設(shè)有液晶顯示屏和鍵盤；所述超材料陣列天線鑲嵌在殼體外部；傳感器工作電路和信號控制電路均集成在殼體內(nèi)部；所述藍牙模塊接口鑲嵌在殼體外部。

進一步，所述MCU控制器可通過藍牙模塊接口與智能移動設(shè)備無線連接；所述智能移動設(shè)備為智能手機或平板電腦；所述殼體一側(cè)設(shè)有打印機出紙孔；所述藍牙模塊接口內(nèi)置有用于實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃{牙芯片。

利用本實用新型的技術(shù)方案制作的基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端，通過無線控制方式，方便人員進行遠程操作，進行音樂播放、實現(xiàn)揚聲和打印功能，有效消除了互聯(lián)網(wǎng)終端與操作者的距離障礙，實用性強。

本實用新型當射頻信號發(fā)射源與天線的距離較遠時，普通天線的能量收集效率不高。而采用超材料的開口諧振環(huán)，作為能量收集單元，單位面積的收集效率更高。(超材料(meta-material)是具有奇異電磁特性的人工材料，一般由遠小于波長的結(jié)構(gòu)單元周期性排列構(gòu)成，如同時具有負折射率和負磁導率的左手材料。)該天線的基底可采用聚四氟乙烯玻璃纖維增強材料Rogers Duroid RT5880。開口諧振環(huán)可采用金(Au)作為材料。

通過實驗證明，在開口諧振環(huán)的開口處的電場較強，可以從此處采集電能，并且是2-50倍。使互聯(lián)網(wǎng)終端傳輸距離更遠；本實用新型在外界能量匱乏工況下通過傳感器工作電路工作與信號控制電路主動喚醒傳感器，消除系統(tǒng)癱瘓的風險，使互聯(lián)網(wǎng)終端實用性更強。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的超材料陣列天線排列示意圖；

圖3是本實用新型實施例提供的傳感器工作電路圖；

圖4是本實用新型實施例提供的信號控制電路圖；

圖5是本實用新型實施例提供的殼體連接示意圖；

圖中：1、超材料陣列天線；2、傳感器工作電路；3、信號控制電路；4、藍牙模塊接口；5、MCU控制器；6、打印機；7、殼體；8、音箱；9、鍵盤；10、液晶顯示屏；11、操作面板。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)作詳細描述。

如圖1所示，本實用新型實施例提供的基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端，所述基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)置有用于接收藍牙射頻信號的超材料陣列天線1；所述超材料陣列天線通過信號線連接傳感器工作電路2；所述傳感器工作電路通過信號線與信號控制電路3連接；所述信號控制電路通過信號線與藍牙模塊接口4連接；所述藍牙模塊接口通過信號線與MCU控制器5連接。

如圖2所示，所述超材料陣列天線為超材料的開口諧振環(huán)；所述射頻能量收集器超材料陣列天線的基底鋪設(shè)有聚四氟乙烯玻璃纖維增強材料層；所述開口諧振環(huán)表面鍍有金材料層。

如圖3所示，所述傳感器工作電路由Pierce震蕩電路和驅(qū)動及匹配電路組成；所述Pierce震蕩電路由增益放大器U1、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C6、電容C7、聲表面波傳感器SAW、電感L4組成；所述驅(qū)動及匹配電路由功率放大器U2、電感L3及C5組成；

所述聲表面波傳感器SAW用于傳感，將壓力物理信號轉(zhuǎn)換為振蕩的電信號；

增益放大器U1用于增益放大；電阻R4、R5和R6用于調(diào)節(jié)放大器的靜態(tài)工作點，使得U1處于放大工作狀態(tài)；電感L4用于提高振蕩電路的頻率穩(wěn)定性；Vin為振蕩電路的電源電壓；聲表面波諧振器SAW一方面與C6、C7兩電容構(gòu)成π型網(wǎng)絡(luò)形式的帶通濾波器，另一方面，在諧振器共振頻率上，提供180度相移，從而使得Pierce振蕩電路滿足幅度平衡和相位平衡振蕩的兩個條件，進而整個振蕩電路振蕩起來；

所述驅(qū)動及匹配電路用于將傳感信號傳播至信號控制電路；功率放大器U2組成驅(qū)動模塊；電感L3及C5組成匹配電路，用于將信號控制電路的阻抗與放大器的阻抗相匹配。

如圖4所示，所述信號控制電路用于將來自傳感器的信號經(jīng)過濾波、放大、零中頻解調(diào)、模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳入微處理器中，從而達到讀取傳感器信息的目的；還用于微處理器控制高功率射頻發(fā)射器發(fā)射射頻能量供傳感器使用，在低外界能量情況下，主動喚醒傳感器工作；

具體包括：射頻濾波器M1；所述射頻濾波器M1通過導線連接低噪聲前置放大器G1；所述噪聲前置放大器G1通過信號線連接零中頻接收器Max7033；所述零中頻接收器Max7033由下變頻器J1、下變頻器J2、片上濾波器M2、片上濾波器M3及低噪聲放大器G2、放大器G3組成；所述噪聲前置放大器G1通過信號線依次連接下變頻器J1、J2；，所述下變頻器J2通過信號線依次與片上高階低頻濾波器M2、片上濾波器M3連接；所述片上濾波器M3通過信號線與放大器G2、放大器G3連接；所述放大器G3通過信號線與AD轉(zhuǎn)換器連接；所述AD轉(zhuǎn)換器通過信號線與微處理器連接；

信號控制電路具體工作原理為：

1)傳感器信號進入射頻濾波器M1，濾掉有用頻帶外的雜亂信號；

2)再進入低噪聲前置放大器G1；

3)再進入零中頻接收器Max7033中，所述零中頻接收器Max7033由下變頻器J1、J2、片上濾波器M2、M3及低噪聲放大器G2、G3組成；G1出來的信號與信號源經(jīng)過正交化的信號在下變頻器J1、J2中進行下變頻變換，得到的信號進入片上高階低頻濾波器，得到基頻信號；由于信號較弱，未達到AD模數(shù)轉(zhuǎn)換的量程范圍，通過放大器G2、G3加強信號；

4)再進入AD，將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號；

5)之后數(shù)字信號進入微處理器，完成讀取傳感器信息的任務(wù)；

所述微處理器控制高功率射頻發(fā)射器發(fā)射射頻能量供傳感器使用，在低外界能量情況下，主動喚醒傳感器工作的方法包括：

(1)當人為需要主動讀取傳感器數(shù)據(jù)時，按下喚醒按鈕，微控制器發(fā)出啟動發(fā)射器工作的信號；

(2)信號進入射頻發(fā)射芯片nRF905中，該nRF905芯片用于成為信號源，產(chǎn)生射頻信號；之后，射頻信號進入功率放大器RF5110G中，該RF5110G芯片用于增強射頻信號的能量；

(3)射頻能量通過信號控制電路內(nèi)置的發(fā)射天線發(fā)射出去。從而實現(xiàn)主動喚醒傳感器工作。

如圖5所示，所述基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端還包括：打印機6、殼體7、音箱8、鍵盤9、操作面板10、液晶顯示屏11；

殼體7內(nèi)部設(shè)有MCU控制器，MCU控制器分別與打印機和音箱電氣連接；殼體上表面設(shè)有操作面板，操作面板上設(shè)有液晶顯示屏和鍵盤。所述超材料陣列天線鑲嵌在殼體外部；傳感器工作電路和信號控制電路均集成在殼體內(nèi)部；所述藍牙模塊接口鑲嵌在殼體外部。

進一步，所述MCU控制器5可通過藍牙模塊接口與智能移動設(shè)備無線連接；所述智能移動設(shè)備為智能手機或平板電腦；所述殼體一側(cè)設(shè)有打印機出紙孔；所述藍牙模塊接口內(nèi)置有用于實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃{牙芯片。

所述藍牙芯片接收信號設(shè)置有藍牙信號接收模塊和藍牙信號發(fā)射模塊，藍牙信號接收模塊用于接收信號控制電路傳輸?shù)男盘?；藍牙信號發(fā)射模塊用于發(fā)射藍牙信號接收模塊接受的信號；藍牙信號接收模塊的信號接收方法包括：

首先，用感知設(shè)備在獨立的采樣周期內(nèi)對目標信號x(t)進行采集，并用A/D方式對信號進行數(shù)字量化；然后，對量化后的信號x(i)進行降維；最后，對降維后的信號進行重構(gòu)；其中t為采樣時刻，i為量化后的信號排序；

對量化后的信號進行降維，具體是對量化后的信號通過有限脈沖響應(yīng)濾波器的差分方程其中h(0),…,h(L-1)為濾波器系數(shù)，設(shè)計基于濾波的壓縮感知信號采集框架，構(gòu)造如下托普利茲測量矩陣：

則觀測其中b₁,…,b_L看作濾波器系數(shù)；子矩陣Φ_FT的奇異值是格拉姆矩陣G(Φ_F,T)＝Φ′_FTΦ_FT特征值的算術(shù)根，驗證G(ΦF,T)的所有特征值λi∈(1-δ_K,1+δ_K),i＝1,…,T，則Φ_F滿足RIP，并通過求解如下式最優(yōu)化問題來重構(gòu)原信號：

即通過線性規(guī)劃方法來重構(gòu)原信號，亦即BP算法；

針對實際壓縮信號，如語音或圖像信號的采集，則修改Φ_F為如下形式：

如果信號在變換基矩陣Ψ上具有稀疏性，則通過求解如下式最優(yōu)化問題，精確重構(gòu)出原信號：

其中Φ與Ψ不相關(guān)，Ξ稱為CS矩陣。從而接收到準確信號。

MCU控制器的信號控制方法包括：用戶設(shè)備向互聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)送超文本傳輸協(xié)議http請求，獲取認證服務(wù)器返回的Portal認證頁面跳轉(zhuǎn)應(yīng)答；所述基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端的MCU控制器中配置有N個TD-SCDMA模塊，N≥2；用戶設(shè)備在基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端的無線信號覆蓋范圍內(nèi)獲取熱點信號，進行網(wǎng)絡(luò)連接；所述基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端的MCU控制器向所述用戶設(shè)備下發(fā)IP地址；所述IP地址為所述用戶設(shè)備的源地址；所述用戶設(shè)備向所述MCU控制器發(fā)送http請求，所述http請求包含所述源地址；所述MCU控制器將所述http請求轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)服務(wù)器；所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器將所述http請求轉(zhuǎn)發(fā)到認證服務(wù)器；所述認證服務(wù)器將Portal認證頁面跳轉(zhuǎn)應(yīng)答返回給所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器；所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器將Portal認證頁面跳轉(zhuǎn)應(yīng)答返回給所述MCU控制器；所述MCU控制器將Portal認證頁面跳轉(zhuǎn)應(yīng)答返回給所述用戶設(shè)備；從而實現(xiàn)無線控制。

利用本實用新型的技術(shù)方案制作的基于藍牙的互聯(lián)網(wǎng)終端，通過無線控制方式，方便人員進行遠程操作，進行音樂播放、實現(xiàn)揚聲和打印功能，有效消除了互聯(lián)網(wǎng)終端與操作者的距離障礙，實用性強。

本實用新型當射頻信號發(fā)射源與天線的距離較遠時，普通天線的能量收集效率不高。而采用超材料的開口諧振環(huán)，作為能量收集單元，單位面積的收集效率更高。(超材料(meta-material)是具有奇異電磁特性的人工材料，一般由遠小于波長的結(jié)構(gòu)單元周期性排列構(gòu)成，如同時具有負折射率和負磁導率的左手材料。)該天線的基底可采用聚四氟乙烯玻璃纖維增強材料Rogers Duroid RT5880。開口諧振環(huán)可采用金(Au)作為材料。

通過實驗證明，在開口諧振環(huán)的開口處的電場較強，可以從此處采集電能，并且是2-50倍。使互聯(lián)網(wǎng)終端傳輸距離更遠；本實用新型在外界能量匱乏工況下通過傳感器工作電路工作與信號控制電路主動喚醒傳感器，消除系統(tǒng)癱瘓的風險，使互聯(lián)網(wǎng)終端實用性更強。

在本技術(shù)方案中，所述操作面板上設(shè)有液晶顯示屏和鍵盤，智能移動終端利用MCU控制器以藍牙的無線通訊方式，控制該終端播放音樂及擴大操作人員對準智能移動終端的喊話音量，實現(xiàn)擴音功能，并且能夠提供打印功能。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。