小型無線視頻傳感器設計(06-100)
前言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/81170.htm 單片無線電技術的飛速發(fā)展,小型CMOS圖像傳感器和數字攝像技術的改進,造就了新一代無線圖像傳感器,即一種小型化(體積不足一立方寸)、自主的、高集成的成像器一種能高效,經濟地感知環(huán)境,無線遙測圖像的傳感器。本文介紹的分布無線傳感器網絡用的成像器,可廣泛地應用于視頻監(jiān)控,醫(yī)學與化學分析,貨物跟蹤以及倉庫控制等領域。
圖像傳感器
市場上已有多種CCD與CMOS成像器和集成小型攝像機。雖然CCD有較高的信噪比,良好的圖像質量,但CMOS有可能SoC集成,工作電流小,是一種低成本,低功耗器件,非常適合無線網絡應用。典型的圖像SoC包括像素陣列,定時電路,模擬調理電路,A/D、DSP與數字接口電路。片上DSP主要用于圖像壓縮,如JPEG,同時亦具備實時與運動圖像的能力。DSP還可以對圖像流數據進行處理。
本文使用的MT9D111是一個商品化、高品質JPEG成像器,它的主要特性如表1所示。該款產品是以Digitalclanity技術為特色,不但把2百萬像素傳感器內核和新一代圖像處理器集成在一塊單片電路上,而且能耗極低。雖然它的像素只有2.8mm見方,但內部處理器可以執(zhí)行一系列修正和增強功能,如整體復位、像素整合、色彩的還原與修正、銳化、gamma修正以及自動暗電流偏移修正、曝光、白平衡、透鏡暗電流修正和防閃光等,突破了像素越小,高品質成像效果越難實現的難題。
天線
對無線傳感器來說,天線是一個重要部件,設計一種小型化(其幾何尺寸僅為波長的十分之一)而又有較高輻射效率的天線無疑是一個十分棘手的事。大家知道,常用的430MHz ISM頻段的波長為700mm,920MHz時,波長為300mm,只有到2.4GHz,波長才會減少到合適程度。
簡單地說,天線是一個L、C并聯諧振回路,電感用作輻射元件,諧振回路有一空損耗的,一般用Q=ωoL/R來表示,無線的有荷Q值在10~40之間。因此,電感線圈等效電路用一個純電感L與損耗電阻R和輻射電阻Rrad串聯來表示,Rrad近似地為:
Rrad≈20×(2π/λ)4×(NA)2
式中,λ為波長,A為線圈的面積,N為圈數。
設計一個小型化天線應考慮如下因素:
·天線必須工作在或接近諧振頻率,否則會大幅度降低效率。
·輻射效率與天線面積成平方關系。
·為了降低天線阻擾,應設置阻抗變換或匹配電路。
評論