一种基于背向散射通信的树叶型环境感知设备的设计

来源：电讯技术杂志2025年第6期北京时间：

作者：徐凌峰,王健

单位：(南京邮电大学 电子与光学工程学院&柔性电子未来技术学院，南京 210023)

摘要：通过使用背向散射通信技术，提出了一种用于将通信传感终端自然地融入到环境中并有效降低其重量、体积和工作能耗的树叶型环境感知设备。受到植物叶片通过叶茎供能的启发，设计了一种形状类似于枫树叶的终端天线，并通过一根伪装成叶茎的同轴线进行馈电。天线的整体形状和大小与真实的枫树叶片相似，将其安置在树梢上，通过同轴传输线与终端电路连接，实现对环境数据的隐蔽采集。电路大小约13 mm×13 mm×0.8 mm，能够很好地隐蔽于树木中。天线大小和同轴线长度均依据真实树叶以及叶茎设计，大小约48 mm×38.4 mm，用于连接并馈电的同轴线长约8 mm。由于无需自主产生用于通信的无线电信号，设备总能耗仅约50 μW。设备整体重量约1.65 g，具有轻量化、小型化、低能耗以及无需更换电池等特点。利用发射机的单频射频信号作为本振，采用低能耗微控制器获取温度传感器的数据作为基带信号，经过射频开关键控(On-Off Keying,OOK)调制并进行散射，最终由接收机解调获得环境信息。终端电路中的微控制器和传感器由太阳能电池板附着在枫树树枝上提供能源。通过将发射机、接收机和伪装的树叶环境感知设备联调，验证了该设备的可用性。

关键词：环境感知设备；伪装树叶；背向散射通信；免电池技术；OOK调制；