论文阅读——Wireless Sensor Node for Backscattering Electrical Signals Generated by Plants

论文来源：https://ieeexplore.ieee.org/document/6688591

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摘要

文章提出了一种低成本、低功耗（约240 μW）的无线传感节点，该节点测量植物选定点之间的电信号，并通过反向散射通信链路将其无线传输到数据收集设备（读卡器）。所提出的传感节点适用于大规模无线传感器网络（WSN）农业应用，能够以低成本和低功耗在广泛区域内收集多株植物的健康状态信息。

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一、所提出的节点

所提出的基于反向散射的WSN的框图如图1所示。它由多个WSN传感节点、载波发射器和中央接收模块（读取器）组成。每个WSN传感节点中都集成了一个反向散射调制器，该调制器由天线和受方波信号控制的开关MOSFET晶体管（BF1118）实现。

图1 基于反向散射的WSN的框图.

所提出的WSN传感节点的信号调理单元由INA333单电源仪表放大器（IA）组成，用于测量植物产生的电信号（即图1中的Vplant）。IA的参考电压由配置为参考电压源的MCP6041运算放大器提供。IA的增益设置为0dB，以避免在测量电极上的电压最大化时输出剪切。IA输出驱动一个基于运算放大器的电压跟随器的电阻分压器，在与电压控制振荡器（VCO）接口之前衰减生成的信号。

在每个WSN传感节点中，基于反向散射的调制过程使用低成本和低功耗的ICM7555定时器实现，该定时器配置为多谐振荡模式作为VCO。因此，实施了一种频率调制方案，使得读取器可以采用简单的频率估计算法。

所有组成所提出基于反向散射的WSN的传感节点可以分配相同的带宽，但每个传感节点以不同的f_{o,low}和f_{o,high}值运行。为