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CN114173296B - 基于射频技术的监测方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于射频技术的监测方法和装置，其中方法包括：通过微机电系统芯片采集目标对象的监测信息；通过微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列；脉冲序列以相邻两个脉冲之间的时间间隔表征所述监测信息；通过振荡器根据脉冲序列对所生成的载波的相位进行调制，通过功率放大器对调制后的信号进行放大，使放大后的信号通过天线发射；其中，在微机电系统芯片输出脉冲序列中的高电平时，微机电系统芯片工作在运行模式；在微机电系统芯片输出脉冲序列中的低电平或者结束输出脉冲序列时，微机电系统芯片工作在空闲模式，本发明可以实现监测装置的小型化和低功耗。

Description

基于射频技术的监测方法和装置
技术领域
本发明涉及射频技术领域，尤其涉及一种基于射频技术的监测方法和基于射频技术的监测装置。
背景技术
现有的基于脉冲位置调制(Pulse position Modulation，简称PPM)无线测量技术的监测系统中的监测装置，例如，胎压监测系统(Tire Pressure Monitoring System，简称TPMS)中的监测装置，大多是将传感器和微处理器(Microcontroller Unit，简称MCU)的芯片安装于印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)上，通过PCB上的导线连接，由微处理器对传感器采集的信息进行处理，并通过射频电路根据处理后的信息进行调制处理，以及对调制处理得到的信号进行放大处理，最后通过天线对放大处理得到的信号进行发送。
然而，多个芯片安装于同一块印制电路板上，会使得监测装置的体积较大、无法满足对监测装置小型化的需求，同时，每个芯片都存在各自的睡眠电流和唤醒电流，监测装置的总电流等于各芯片消耗的电流之和，导致监测装置的功耗较大，无法满足对监测装置低功耗的需求。
发明内容
本发明提供一种基于射频技术的监测方法和装置，用以解决现有技术中监测装置体积较大、功耗较大的缺陷，实现监测装置的小型化和低功耗。
第一方面，本发明提供一种基于射频技术的监测方法，包括：
通过微机电系统芯片采集目标对象的监测信息；
通过所述微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带所述监测信息的脉冲序列；所述脉冲序列以相邻两个脉冲之间的时间间隔表征所述监测信息；通过所述振荡器根据所述脉冲序列对所生成的载波的相位进行调制，通过所述功率放大器对调制后的信号进行放大，使放大后的信号通过天线发射；
其中，在所述微机电系统芯片输出所述脉冲序列中的高电平时，所述微机电系统芯片工作在运行模式；在所述微机电系统芯片输出所述脉冲序列中的低电平或者结束输出所述脉冲序列时，所述微机电系统芯片工作在所述空闲模式。
根据本发明提供的基于射频技术的监测方法，所述通过微机电系统芯片采集目标对象的监测信息之后，包括：
通过所述微机电系统芯片根据预先设定的通信协议将所述监测信息封装成数据包，所述通信协议是基于脉冲位置偏移算法预先设定；
所述通过所述微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带所述监测信息的脉冲序列，包括：
通过所述微机电系统芯片根据所述数据包确定脉冲序列中相邻两个脉冲之间的时间间隔，向射频电路中的振荡器和功率放大器输出所述脉冲序列。
根据本发明提供的基于射频技术的监测方法，所述根据预先设定的通信协议将所述监测信息封装成数据包，包括：
将所述监测信息对应的一字节数据拆分为两个半字节数据；
确定拆分得到的半字节数据对应的十六进制数据；
根据所述十六进制数据与预先设定的时间基数的乘积，得到对应的时间间隔，使一字节数据的传输只需要4个脉冲完成；
将所得到的时间间隔封装成所述数据包。
根据本发明提供的基于射频技术的监测方法，在通过所述微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带所述监测信息的脉冲序列的过程中，还包括：
所述微机电系统芯片通过其外部时钟频率对其内部时钟频率进行修正。
根据本发明提供的基于射频技术的监测方法，所述空闲模式包括：深度睡眠模式和浅睡眠模式；其中，在输出所述脉冲序列中的低电平时，所述微机电系统芯片工作在所述浅睡眠模式；在结束输出所述脉冲序列时，所述微机电系统芯片工作在所述深度睡眠模式。
第二方面，本发明还提供一种基于射频技术的监测装置，包括微机电系统芯片、射频电路和天线；其中，
所述微机电系统芯片，用于采集目标对象的监测信息；向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带所述监测信息的脉冲序列；所述脉冲序列以相邻两个脉冲之间的时间间隔表征所述监测信息；
所述射频电路，用于通过所述振荡器根据所述脉冲序列对所生成的载波的相位进行调制，通过所述功率放大器对调制后的信号进行放大；
所述天线，用于发射放大后的信号；
其中，在所述微机电系统芯片输出所述脉冲序列中的高电平时，所述微机电系统芯片工作在运行模式；在所述微机电系统芯片输出所述脉冲序列中的低电平或者结束输出所述脉冲序列时，所述微机电系统芯片工作在所述空闲模式。
根据本发明提供的基于射频技术的监测装置，还包括电池，所述电池的正负极引脚根据所述监测装置的电路、结构的布局定制；
所述微机电系统芯片、所述射频电路和所述电池安装于印制电路板上，所述电池通过所述正负极引脚与所述印制电路板的表面保持一定距离，在所述电池下方的所述印制电路板的表面上安装电子元器件。
根据本发明提供的基于射频技术的监测装置，所述天线和所述微机电系统芯片安装于所述印制电路板的上表面，其中，所述微机电系统芯片安装于所述印制电路板的中心，所述天线安装于所述微机电系统芯片的外侧；
所述振荡器、所述功率放大器和所述电池安装于所述印制电路板的下表面，其中，所述振荡器和所述功率放大器安装于所述电池下方的所述印制电路板的表面上；
信号线和电源线布置于所述印制电路板的内层，在所述印制电路板的一内层铺铜接地。
根据本发明提供的基于射频技术的监测装置，所述监测装置为胎压监测装置，安装于轮胎的气门嘴或者气门嘴延长管上，与所述气门嘴或者所述气门嘴延长管的气孔连通。
根据本发明提供的基于射频技术的监测装置，所述监测装置采用聚酰胺热熔胶低压注塑成型。
本发明提供的基于射频技术的监测方法和装置，通过微机电系统芯片将传感器和微处理器集成于一块芯片，产品集成度高，便于进行集中高效的管理，可以有效减小监测装置的体积，提升监测装置的简洁度，降低监测装置软、硬件的设计难度，降低监测装置制造工艺的复杂度和测试的难度，降低监测装置的功耗，有利于产品的批量化生产，经济实用性更高，更适用于工业化生产及商业化应用，贴合技术发展趋势；通过采用微机电系统芯片外接射频单元电路的结构，便于进行功耗管理；通过在微机电系统芯片设置运行模式和空闲模式，在空闲模式时，微机电系统芯片处于低功耗状态运行，射频电路关闭，微机电系统芯片只有在向射频电路传输监测信息的脉冲时工作在运行模式，可以缩短微机电系统芯片运行模式的时间，有效降低微机电系统芯片和射频电路的功耗，实现监测装置的低功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明提供的基于射频技术的监测方法的流程示意图；
图2是本发明提供的根据预先设定的通信协议将监测信息封装成数据包的流程示意图；
图3是本发明提供的反映微机电系统芯片向振荡器和功率放大器输出的脉冲序列中脉冲的时间关系的示意图；
图4是本发明提供的基于射频技术的监测装置的组成结构示意图；
图5A和图5B是本发明提供的根据电路布局对电池焊接正负极引脚后的示意图；
图6是本发明提供的监测装置的电池、天线与印制电路板安装的组成结构示意图；
图7是本发明提供的基于射频技术的监测装置的一个具体组成结构示意图；
图8是本发明提供的基于射频技术的监测方法的一个具体应用场景的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图8描述本发明的基于射频技术的监测方法和装置。
请参阅图1，图1是本发明提供的基于射频技术的监测方法的流程示意图，图1所示的基于射频技术的监测方法可以由基于射频技术的监测装置执行，如图1所示，该基于射频技术的监测方法至少包括：
101，通过微机电系统芯片采集目标对象的监测信息。
在本发明实施例中，微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，简称MEMS)芯片中集成有传感器和微处理器，可以利用微机电系统芯片集成的传感器对被监测的目标对象的信息进行采集，可以利用微机电系统芯片集成的微处理器对传感器采集的被监测的目标对象的信息进行处理，得到被监测的目标对象的监测信息。微机电系统芯片还可以集成电压检测器、低频接收器等功能，本发明实施例对微机电系统芯片具有的功能不作限定。例如，被监测的目标对象为轮胎，可以通过微机电系统芯片对轮胎内气体的压强和温度，以及轮胎转动的加速度等信息进行采集，并对采集的信息进行处理，得到轮胎的监测信息。本发明实施例对被监测的目标对象的类型不作限定，被监测的目标对象的类型可以根据本发明的监测方法应用的领域确定。
102，通过微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列；其中，脉冲序列以相邻两个脉冲之间的时间间隔表征监测信息。
在本发明实施例中，射频电路可以根据微机电系统芯片采集的目标对象的监测信息进行调制处理，并对调制处理得到的信号进行放大处理，得到用于发送的射频信号。射频电路主要包括振荡器和功率放大器，本发明实施例对射频电路中振荡器和功率放大器的类型不作限定。其中，振荡器可以采用三点式振荡器，例如并联型晶体振荡器，由于振荡器需要满足工作在晶体管的放大区，并且具有快速开启/关闭的特性，因此晶体管可以采用NPN硅射频晶体管，同时振荡器还需满足相位、正反馈幅度平衡。功率放大器可以采用通用的功率放大器，例如共发射极放大器或者一体化专用射频放大器，功率放大器也工作在晶体管的放大区，也可以采用NPN硅射频晶体管。
在本发明实施例中，微机电系统芯片可以通过GPIO接口与射频电路中的振荡器和功率放大器连接，例如，微机电系统芯片可以通过GPIO 0接口与振荡器连接，通过GPIO 1接口与功率放大器连接。由于三点式振荡器和通用的功率放大器都工作在晶体管的放大区，当微机电系统芯片的GPIO 0和GPIO 1接口未有脉冲输出时，即GPIO 0和GPIO1接口输出的数据为0，三点式振荡器和通用的功率放大器的晶体管都处于截止状态，此时射频电路的理论功耗为0；当微机电系统芯片的GPIO 0和GPIO 1接口有脉冲输出时，即GPIO 0和GPIO 1接口输出的数据为1，三点式振荡器的晶体管开始进入放大状态产生振荡，进行调制处理，通用的功率放大器的晶体管开始进入放大状态，对调制处理得到的信号进行放大处理；此时射频电路存在功耗。
在本发明实施例中，微机电系统芯片可以具有运行模式和空闲模式；微机电系统芯片通过GPIO 0和GPIO 1接口向振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列是由高低电平组成，高低电平就是指脉冲电压的高低位置，高电压时叫高电平，脉冲下降到底时叫低电平。当微机电系统芯片通过GPIO 0和GPIO 1接口向振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列中的高电平时，微机电系统芯片工作于运行模式，振荡器和功率放大器处于工作状态；当微机电系统芯片通过GPIO 0和GPIO 1接口向振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列中的低电平时，微机电系统芯片工作于空闲模式，此时振荡器和功率放大器处于关闭状态。可选地，在通过GPIO 0和GPIO 1接口向振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列时，可以采用推挽模式或者标准IO模式，本发明实施例对此不作限定。
在本发明实施例中，微机电系统芯片除了在输出脉冲序列中的高电平时工作在运行模式外，在输出其他必要的工作信息时也会工作于运行模式。例如，在微机电系统芯片处于上电自检，参数设置，定时器周期唤醒，检测当前工作模式，检测采集目标对象的信息(如压力、温度、加速度、刹车片厚度等)，对采集的信息进行计算处理，设置下一个周期唤醒时间等状态时，微机电系统芯片都需要工作在运行模式。
在本发明实施例中，在微机电系统芯片采集到目标对象的监测信息后，微机电系统芯片可以根据目标对象的监测信息生成携带监测信息的脉冲序列，用脉冲序列中相邻两个脉冲之间的时间间隔表示目标对象的监测信息，例如脉冲序列可以采用微秒级的超短脉冲序列，或者也可以采用毫秒级脉冲序列，或者还可以采用纳秒级脉冲序列等，本发明实施例对脉冲序列的类型不作限定。本发明实施例对根据目标对象的监测信息生成携带监测信息的脉冲序列的方式不作限定。
103，通过振荡器根据脉冲序列对所生成的载波的相位进行调制，通过功率放大器对调制后的信号进行放大，使放大后的信号通过天线发射。
在本发明实施例中，在振荡器和功率放大器接收到微机电系统芯片输出的携带监测信息的脉冲序列后，振荡器可以根据脉冲序列对振荡器生成的载波的相位进行调制，利用载波的幅度变化偏移量来传递目标对象的监测信息，并将调制得到的信号输出至功率放大器，由功率放大器对调制得到的信号进行放大，最后通过天线对放大后的信号进行发射。可选地，在射频电路中可以设有天线阻抗匹配网络，功率放大器是将放大后的信号输出至天线阻抗匹配网络，在经过天线阻抗匹配网络后通过天线进行发射。
可选地，在射频电路中还可以设有稳定振荡频率的元器件，以保证振荡器在使用时的稳定性，例如稳定振荡频率的元器件可以采用声表面波谐振器，本发明实施例对稳定振荡频率的元器件的类型不作限定。
在本发明实施例中，在微机电系统芯片向振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列时，微机电系统芯片可以通过实时监测携带监测信息的脉冲序列的输出情况，在确定携带监测信息的脉冲序列输出结束时，工作于空闲模式，关闭射频电路。
可选地，本发明实施例的空闲模式可以包括：深度睡眠模式和浅睡眠模式；其中，在输出脉冲序列中的低电平时，微机电系统芯片工作在浅睡眠模式；在结束输出脉冲序列时，微机电系统芯片工作在深度睡眠模式。其中，在深度睡眠模式和浅睡眠模式时，微机电系统芯片工作的电流不同；在浅睡眠模式时微机电系统芯片工作的电流为毫安级，例如可以为0.3～1.2mA，以保证对传输监测信息的脉冲的快速响应，此时微机电系统芯片处于较低功耗的状态运行，射频电路处于关闭状态；在深度睡眠模式时微机电系统芯片工作的电流为微安级，例如可以为0.07～0.4uA，此时微机电系统芯片处于很低功耗的状态运行，射频电路处于关闭状态。
也就是说，只有在微机电系统芯片传输监测信息时，并且是输出携带监测信息的脉冲序列中的高电平时，微机电系统芯片才会工作于运行模式；在微机电系统芯片传输监测信息时，并且是输出携带监测信息的脉冲序列中的低电平时，微机电系统芯片将工作于浅睡眠模式；在微机电系统芯片结束监测信息的传输时，微机电系统芯片将工作于深度睡眠模式。
本发明实施例提供的基于射频技术的监测方法，通过微机电系统芯片将传感器和微处理器集成于一块芯片，产品集成度高，便于进行集中高效的管理，可以有效减小监测装置的体积，提升监测装置的简洁度，降低监测装置软、硬件的设计难度，降低监测装置制造工艺的复杂度和测试的难度，降低监测装置的功耗，有利于产品的批量化生产，经济实用性更高，更适用于工业化生产及商业化应用，贴合技术发展趋势；通过采用微机电系统芯片外接射频单元电路的结构，便于进行功耗管理；通过在微机电系统芯片设置运行模式、空闲模式和空闲模式，在空闲模式时，微机电系统芯片处于低功耗状态运行，射频电路关闭，微机电系统芯片只有在向射频电路传输监测信息的脉冲时工作在运行模式，可以缩短微机电系统芯片运行模式的时间，有效降低微机电系统芯片和射频电路的功耗，实现监测装置的低功耗。
在本发明的一些可选实现方式中，在通过微机电系统芯片采集目标对象的监测信息之后，还可以通过微机电系统芯片根据预先设定的通信协议将监测信息封装成数据包，其中，通信协议是基于脉冲位置偏移算法预先设定；通过微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列，可以是通过微机电系统芯片根据数据包确定脉冲序列中相邻两个脉冲之间的时间间隔，向射频电路中的振荡器和功率放大器输出脉冲序列。通过采用脉冲传输监测信息，可以使监测装置在整个监测信息的传输过程中仍以较低功耗运行。
请参阅图2，图2是本发明提供的根据预先设定的通信协议将监测信息封装成数据包的流程示意图，如图2所示，根据预先设定的通信协议将监测信息封装成数据包至少包括：
201，将监测信息对应的一字节数据拆分为两个半字节数据。
202，确定拆分得到的半字节数据对应的十六进制数据。
203，根据十六进制数据与预先设定的时间基数的乘积，得到对应的时间间隔，使一字节数据的传输只需要4个脉冲完成。
204，将所得到的时间间隔封装成数据包。
在本发明实施例中，脉冲位置偏移算法可以根据监测信息确定脉冲序列中相邻两个脉冲之间的时间间隔，利用相邻两个脉冲之间的时间间隔，即脉冲的相对位置，来传递监测信息。通过将脉冲位置偏移算法制定成通信协议，可以将监测信息转换为脉冲序列中相邻两个脉冲之间的时间间隔，并对转化得到的时间间隔信息根据数据发送的需要封装成数据包。可选地，可以将脉冲位置偏移算法封装为标准库函数，在需要使用时直接调用，可以实现在更多领域的应用。
在本发明实施例中，可以用一字节8bit的数据表示监测信息，脉冲位置偏移算法：首先将监测信息对应的一字节数据拆分为两个半字节4bit的数据，然后确定拆分得到的半字节数据对应的十六进制数据，即0-F，最后根据十六进制数据与预先设定的时间基数的乘积，即时间常数，得到十六进制数据对应的时间间隔。在根据脉冲位置偏移算法得到监测信息对应的时间间隔后，可以将时间间隔以预先设定的大小端，即LSB或者MSB，封装成数据包。
本发明实施例通过将监测信息以半字节的方式进行传递，将一字节以低4位和高4位拆分为2组发送，使每一组对应于脉冲序列中一对相邻的脉冲，一字节数据的传输只需要4个脉冲完成，可以缩短监测信息输出的时间，提升监测信息输出的效率。
由于微机电系统芯片内部RC振荡器的功耗低，单所产生的时钟频率的误差大，而启动微机电系统芯片外部的时钟振荡器后功耗大，但时钟振荡器的时钟频率稳定度高。因此，在本发明的一些可选实现方式中，主时钟频率采用微机电系统芯片的内部时钟频率，以保证超低功耗，在通过微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列的过程中，微机电系统芯片可以通过采其外部的时钟频率与其内部的时钟频率进行比较，利用其外部的时钟频率对其内部的时钟频率产生的差异值进行修正，使微机电系统芯片的时钟频率或者晶振频率保持稳定，从而确保输出的脉冲序列的脉冲周期的稳定性。
在本发明的一些可选实现方式中，在通过微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列时，微机电系统芯片可以向振荡器输出第一脉冲，向功率放大器输出第二脉冲，其中第一脉冲的持续时间大于第二脉冲的持续时间。如图3所示，图3是本发明提供的反映微机电系统芯片向振荡器和功率放大器输出的脉冲序列中脉冲的时间关系的示意图，其中，T1为2uS，T2为4uS。由于振荡器的晶体管从截止状态到振荡状态的启动过程所需要的时间将大于功率放大器的晶体管从截止状态到放大状态的启动时间，通过设定振荡器脉冲的持续时间大于功率放大器脉冲的持续时间，可以实现更精细的控制，进一步降低监测装置的功耗。
在本发明的一些可选实现方式中，在通过微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列之前，还可以通过微机电系统芯片向振荡器和功率放大器输出同步脉冲，使振荡器与功率放大器根据同步脉冲时钟同步，为振荡器和功率放大器的工作提供时钟同步，例如同步脉冲可以采用微秒级同步脉冲，或者也可以采用毫秒级同步脉冲，或者还可以采用纳秒级同步脉冲等，本发明实施例对同步脉冲的类型不作限定。通过在监测信息传输之前，对振荡器与功率放大器的时钟进行校准，使振荡器和功率放大器时钟同步，可以保证振荡器的振荡状态与功率放大器的放大状态同步，在监测信息传输时，可以使振荡器产生的调制信号在输入功率放大器后可以被及时进行放大，从而有效保证监测信息传输的效率。
下面对本发明提供的基于射频技术的监测装置进行描述，下文描述的基于射频技术的监测装置与上文描述的基于射频技术的监测方法可相互对应参照。
请参阅图4，图4是本发明提供的基于射频技术的监测装置的组成结构示意图，图4所示的基于射频技术的监测装置可用来执行图1的基于射频技术的监测方法，如图4所示，该基于射频技术的监测装置至少包括：
微机电系统芯片410，用于采集目标对象的监测信息；向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带监测信息的脉冲序列；其中脉冲序列以相邻两个脉冲之间的时间间隔表征监测信息。
射频电路420，用于通过振荡器根据脉冲序列对所生成的载波的相位进行调制，通过功率放大器对调制后的信号进行放大。
天线430，用于发射放大后的信号。
其中，在微机电系统芯片410输出脉冲序列中的高电平时，微机电系统芯片410工作在运行模式；在微机电系统芯片410输出脉冲序列中的低电平或者结束输出脉冲序列时，微机电系统芯片410工作在空闲模式。
在本发明的一些可选实现方式中，基于射频技术的监测装置除了包括微机电系统芯片410、射频电路420和天线430外，还可以包括电池，例如可以采用CR1225、BR1225，CR1220、BR1220等规格的锂电池，其体积小于现有胎压监测装置中的锂电池，本发明实施例对监测装置所采用的电池的规格不作限定。其中，1225或1220规格的锂电池，电池厂出品的电池均不带与印制电路板正负极通过焊接相连的正负极引脚，此时，本发明实施例可以根据监测装置的电路、结构的布局对电池的正负极引脚进行定制。如图5A和图5B所示，图5A和图5B是本发明提供的根据电路布局对电池焊接正负极引脚后的示意图，其中，441和442为电池440根据电路布局定制的正负极引脚。本发明实施例的监测装置的微机电系统芯片、射频电路和电池均安装于印制电路板上，可选地，可以使电池通过正负极引脚与印制电路板的表面保持一定距离，使得电池与印制电路板之间具有一定的空间，可以在电池下方的印制电路板的表面上安装电子元器件，以最大化的利用空间，进一步减小监测装置的体积。
在本发明的一些可选实现方式中，基于射频技术的监测装置可以将天线430和微机电系统芯片410安装于印制电路板的上表面，其中，微机电系统芯片410可以安装于印制电路板的中心，天线430可以安装于微机电系统芯片410的外侧；可以将振荡器、功率放大器和电池安装于印制电路板的下表面，其中，电池通过正负极引脚与印制电路板的表面保持一定距离，振荡器和功率放大器可以安装于电池下方的印制电路板的表面上；信号线和电源线可以布置于印制电路板的内层，在印制电路板的一内层铺铜接地。若在射频电路中采用声表面波谐振器稳定振荡频率，则选择在紧邻安装谐振器的表面的印制电路板的内层铺铜，以避免谐振器与其它走线产生反馈耦合，造成振荡器工作不稳定。通过上述结构可以使监测装置的结构更加紧凑，进一步减小监测装置的体积。
可选地，印制电路板可以采用4层板叠层设计，4层板叠层可以使印制电路板具有较强的电磁兼容性，并可以获得合理的布局，印制电路板的材质可以采用FR-4，本发明实施例对印制电路板组成结构和材料不作限定。
如图6所示，图6是本发明提供的监测装置的电池、天线与印制电路板安装的组成结构示意图，其中，天线430安装于印制电路板450的上表面，在天线430中心的印制电路板450的表面上可以安装于微机电系统芯片410，电池440通过正负极引脚与印制电路板450保持一定距离的安装于印制电路板450的下表面，在电池440下方的印制电路板450的表面上可以安装振荡器、功率放大器和其它元器件，例如电容、电阻等，印制电路板的内层布置信号线、电源线和铺铜接地。采用上述结构的监测装置的尺寸，直径可以达到14mm,高度可以达到12.5mm。
在本发明的一些可选实现方式中，可以将本发明实施例提供的监测装置为胎压监测装置，安装于轮胎的气门嘴或者气门嘴延长管上，与气门嘴或者气门嘴延长管用于充放气的气孔连通，来采集轮胎内气体的压强和温度，以及轮胎转动的加速度。本发明实施例通过采用将监测装置与气门嘴或者气门嘴延长管集合成一体的方式，可以避免现有的监测装置使用胶带或溶剂将检测装置粘合贴附于轮胎的内表面，在需要更换轮胎时需要拆下监测装置，拆下的监测装置二次使用的难度很大,造成产品重复利用率低的问题，可以大大节约监测装置安装的时间和便于拆卸，增加产品的重复性使用，达到环保的要求，并且在进行充放气时不需要对监测装置进行拆卸，对于汽车轮毂上各种气门嘴伸出方式的差异，气门嘴出口处各种狭窄、空间干涉的结构限制，采用本发明实施例的将监测装置与气门嘴或者气门嘴延长管集合成一体的结构，更能够适配各种复杂的轮胎轮辋环境。
在本发明的一些可选实现方式中，监测装置可以采用聚酰胺热熔胶低压注塑成型，由于聚酰胺热熔胶低熔点、可以在较低的压力下加工成型，不会破坏印制电路板中的元器件，能够很好的保护元器件不会受损，当采用溶解后的聚酰胺热熔胶覆盖监测装置，可保证产品具有可靠性的防水性和抗轮胎气体压的能力。
在本发明实施例的一个具体应用场景中，基于射频技术的监测装置的组成结构示意图和基于射频技术的监测方法的流程图如图7和图8所示。
其中，监测装置包括：微机电系统芯片、射频电路、天线和电池，其中在微机电系统芯片中集成有压力传感器、温度传感器、加速度传感器、微处理器、电压检测器和低频接收器，射频电路包括三点式振荡器、射频功率放大器、天线阻抗匹配网络和天线，电池与微机电系统芯片、三点式振荡器、射频功率放大器连接，向微机电系统芯片、三点式振荡器、射频功率放大器提供电能，微机电系统芯片通过GPIO0和GPIO 1接口与三点式振荡器和射频功率放大器连接。
其中，微机电系统芯片利用集成压力传感器、温度传感器和加速度传感器采集轮胎内气体的压强和温度，以及轮胎转动的加速度。微机电系统芯片利用集成的微处理器对传感器采集的压强、温度和加速度进行处理，得到轮胎的监测信息，并利用微处理器根据预先设定的通信协议将监测信息封装成数据包。然后微机电系统芯片利用微处理器判断重传次数标志位,数据包重传次数是否满足，若满足，微机电系统芯片利用微处理器通过GPIO接口向射频电路输出微秒级同步脉冲，对系统时钟进行校准，使启动后的三点式振荡器与射频功率放大器根据同步脉冲时钟同步。然后微机电系统芯片进入运行模式，通过GPIO接口向三点式振荡器和射频功率放大器向传输数据包对应的微秒级脉冲序列，以相邻两个脉冲之间的时间间隔表征传输监测信息。微机电系统芯片利用微处理器判断监测信息对应的微秒级脉冲序列是否传输结束，若是，微机电系统芯片进入低功耗的深度睡眠模式，若否，判断重传次数标志位,数据包重传次数是否满足，继续进行数据包的传输。
本发明实施例由于采用微秒级脉冲，持续时间短，供电的电池不需要长时间保持大电流输出，因此可以简化电池周围的附加电路，可以进一步节省与维护相关的成本。
采用本发明实施例的检测装置对汽车胎压进行监测，以传输一帧数据8字节计算，其发射一帧数据的时间约为5.2mS，发射功率约为10dBm,测量发射的平均功耗的电流消耗仅为1mA,相比于采用FSK或ASK技术在微机电系统芯片内集成射频电路的方案，对汽车胎压进行监测，传输一帧数据8字节数据的时间约为8～10mS，测量发射的平均功耗的电流消耗为10-12mA，本发明实施例传输相同数据量的时间和功耗都远低于采用FSK或ASK技术在微机电系统芯片内集成射频电路的方案。其中，FSK称为频移键控，就是用数字信号去调制载波的频率，是信息传输中使用得较早的一种调制方式,最常见的是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK系统，除此之外还有代表多个符号的多进制频移键控，简称多频调制。ASK称为幅移键控，是一种相对简单的调制方式，相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。
本发明实施例提供的基于射频技术的监测方法和装置，可以扩展应用到多个领域中，例如汽车刹车片厚度监测、空气无线过滤器清洁度监测、冷链柜智能无线门锁状态监测、油位无线监测等，可满足多个领域小型化无线监测的设计需求。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元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。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于射频技术的监测方法，其特征在于，包括：
通过微机电系统芯片采集目标对象的监测信息；
通过所述微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带所述监测信息的脉冲序列；所述脉冲序列以相邻两个脉冲之间的时间间隔表征所述监测信息；通过所述振荡器根据所述脉冲序列对所生成的载波的相位进行调制，通过所述功率放大器对调制后的信号进行放大，使放大后的信号通过天线发射；
其中，在通过所述微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带所述监测信息的脉冲序列的过程中，还包括：
所述微机电系统芯片通过其外部时钟频率对其内部时钟频率进行修正；
其中，在所述微机电系统芯片输出所述脉冲序列中的高电平时，所述微机电系统芯片工作在运行模式；在所述微机电系统芯片输出所述脉冲序列中的低电平或者结束输出所述脉冲序列时，所述微机电系统芯片工作在空闲模式，所述微机电系统芯片工作在空闲模式时，所述射频电路关闭。
2.根据权利要求1所述的基于射频技术的监测方法，其特征在于，所述通过微机电系统芯片采集目标对象的监测信息之后，包括：
通过所述微机电系统芯片根据预先设定的通信协议将所述监测信息封装成数据包，所述通信协议是基于脉冲位置偏移算法预先设定；
所述通过所述微机电系统芯片向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带所述监测信息的脉冲序列，包括：
通过所述微机电系统芯片根据所述数据包确定脉冲序列中相邻两个脉冲之间的时间间隔，向射频电路中的振荡器和功率放大器输出所述脉冲序列。
3.根据权利要求2所述的基于射频技术的监测方法，其特征在于，所述根据预先设定的通信协议将所述监测信息封装成数据包，包括：
将所述监测信息对应的一字节数据拆分为两个半字节数据；
确定拆分得到的半字节数据对应的十六进制数据；
根据所述十六进制数据与预先设定的时间基数的乘积，得到对应的时间间隔，使一字节数据的传输只需要4个脉冲完成；
将所得到的时间间隔封装成所述数据包。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于射频技术的监测方法，其特征在于，所述空闲模式包括：深度睡眠模式和浅睡眠模式；其中，在输出所述脉冲序列中的低电平时，所述微机电系统芯片工作在所述浅睡眠模式；在结束输出所述脉冲序列时，所述微机电系统芯片工作在所述深度睡眠模式。
5.一种基于射频技术的监测装置，其特征在于，包括微机电系统芯片、射频电路和天线；其中，
所述微机电系统芯片，用于采集目标对象的监测信息；向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带所述监测信息的脉冲序列；所述脉冲序列以相邻两个脉冲之间的时间间隔表征所述监测信息，其中，所述微机电系统芯片在向射频电路中的振荡器和功率放大器输出携带所述监测信息的脉冲序列的过程中，还用于通过其外部时钟频率对其内部时钟频率进行修正；
所述射频电路，用于通过所述振荡器根据所述脉冲序列对所生成的载波的相位进行调制，通过所述功率放大器对调制后的信号进行放大；
所述天线，用于发射放大后的信号；
其中，在所述微机电系统芯片输出所述脉冲序列中的高电平时，所述微机电系统芯片工作在运行模式；在所述微机电系统芯片输出所述脉冲序列中的低电平或者结束输出所述脉冲序列时，所述微机电系统芯片工作在空闲模式，所述微机电系统芯片工作在空闲模式时，所述射频电路关闭。
6.根据权利要求5所述的基于射频技术的监测装置，其特征在于，还包括电池，所述电池的正负极引脚根据所述监测装置的电路、结构的布局定制；
所述微机电系统芯片、所述射频电路和所述电池安装于印制电路板上，所述电池通过所述正负极引脚与所述印制电路板的表面保持距离，在所述电池下方的所述印制电路板的表面上安装电子元器件。
7.根据权利要求6所述的基于射频技术的监测装置，其特征在于，所述天线和所述微机电系统芯片安装于所述印制电路板的上表面，其中，所述微机电系统芯片安装于所述印制电路板的中心，所述天线安装于所述微机电系统芯片的外侧；
所述振荡器、所述功率放大器和所述电池安装于所述印制电路板的下表面，其中，所述振荡器和所述功率放大器安装于所述电池下方的所述印制电路板的表面上；
信号线和电源线布置于所述印制电路板的内层，在所述印制电路板的一内层铺铜接地。
8.根据权利要求5至7任一项所述的基于射频技术的监测装置，其特征在于，所述监测装置为胎压监测装置，安装于轮胎的气门嘴或者气门嘴延长管上，与所述气门嘴或者所述气门嘴延长管的气孔连通。
9.根据权利要求8所述的基于射频技术的监测装置，其特征在于，所述监测装置采用聚酰胺热熔胶低压注塑成型。
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