專利名稱：無(wú)線自組網(wǎng)mesh通訊模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線自組網(wǎng)MESH通訊模塊。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息化時(shí)代的不斷推進(jìn)，通信手段也在向多樣化發(fā)展。但實(shí)際上，目前人們普遍采用的通信手段依然存在一些弊端。下面是目前普遍使用的幾種通信手段及它們存在的不足和缺點(diǎn):(1)蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)①依賴基礎(chǔ)設(shè)施:移動(dòng)終端之間需要通過(guò)固定基站才能實(shí)現(xiàn)通信，基站通過(guò)有線線路與骨干交換網(wǎng)絡(luò)相連，增加了通信成本；②移動(dòng)終端不具備路由功能，移動(dòng)終端只能通過(guò)固定基站進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，使用約束較大；③星狀結(jié)構(gòu)，某條鏈路出現(xiàn)故障，大范圍服務(wù)將中斷，網(wǎng)絡(luò)抗毀性差；④建設(shè)、擴(kuò)展、維護(hù)成本高；⑤移動(dòng)終端靜止時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)2Mbit/s，但是移動(dòng)終端高速移動(dòng)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率只有144kbit/s。(2)集群通信系統(tǒng)①與蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)類似，屬于有連接的網(wǎng)絡(luò)，依賴基礎(chǔ)設(shè)施；②一般是專用網(wǎng)絡(luò)，以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主。(3)無(wú)線局域網(wǎng)WLAN①移動(dòng)節(jié)點(diǎn)配備無(wú)線網(wǎng)卡，通過(guò)AP接入點(diǎn)與固定網(wǎng)連接，依賴于類似基站或接入點(diǎn)的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施；②對(duì)網(wǎng)絡(luò)層來(lái)說(shuō)，是單跳網(wǎng)絡(luò)，不可轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；③有限覆蓋范圍(幾百米)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)高速通信(802.lib:1lM或802.lla:54M)，但是覆蓋范圍較為有限。(4) VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)①覆蓋范圍最廣，但成本高、傳輸帶寬有限、傳輸延時(shí)大。(5)動(dòng)中通①依賴衛(wèi)星，在雨天或是云層厚重的時(shí)候，或者是在特殊環(huán)境及存在遮擋的地方就容易失效，出現(xiàn)通信故障；②天線太笨重，使用和攜帶都很不便，必須安置在汽車、輪船等移動(dòng)設(shè)備上；③存在一段較長(zhǎng)時(shí)間的尋星過(guò)程，無(wú)法快速投入應(yīng)用，很多場(chǎng)合的使用都受到限制。綜上所述，目前現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)大都是基于穩(wěn)定可靠的通信基礎(chǔ)設(shè)施之上的，一旦這些通信基礎(chǔ)設(shè)施遭到破壞，常規(guī)的通信手段都不再可行。而往往就是在這樣的時(shí)候，保持可靠的通信顯得尤為重要。集群通信系統(tǒng)除了依賴基礎(chǔ)設(shè)施以外，在網(wǎng)絡(luò)帶寬上也有很大限制，多使用窄帶技術(shù)，帶寬30K左右，數(shù)據(jù)傳輸速率16Kbps左右，這就使得其數(shù)據(jù)傳輸能力大大受限。因此，在一些特殊場(chǎng)合下，現(xiàn)有的通信手段還不能滿足通信的需求，最大的問(wèn)題就是生存能力太差，容易被快速摧毀掉。移動(dòng)自組網(wǎng)采用分布式技術(shù)，沒(méi)有中心控制節(jié)點(diǎn)的管理，不依托其他任何有線的通信基礎(chǔ)設(shè)施，為無(wú)公網(wǎng)覆蓋的極端情況下的網(wǎng)絡(luò)通信提供必要的保障手段。當(dāng)終端設(shè)備接通電源并打開(kāi)時(shí)，通信終端能夠自動(dòng)搜索周圍臨近的通信終端或中繼器，搜索到以后自動(dòng)組件通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)通過(guò)臨近節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)接力與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)中信息源會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和位置自行選擇最近的有效的通信路徑，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)通信；此外，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以隨時(shí)移動(dòng)，變化位置，也可以隨時(shí)增減節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。目前，無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)以其突出的各項(xiàng)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，已得到了較為廣泛的應(yīng)用和推廣。無(wú)線自組網(wǎng)是源于軍事無(wú)線通信領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，對(duì)于其通訊模塊來(lái)說(shuō)，信號(hào)接收和處理能力決定著它的通訊性能?，F(xiàn)有的MESH通訊模塊存在以下問(wèn)題:信號(hào)接收電路普遍存在線性度低、動(dòng)態(tài)范圍不足，信號(hào)檢測(cè)能力差，誤碼率高、信號(hào)失真情況嚴(yán)重，抗干擾能力較差，相位噪聲高、雜散抑制效果差、通信效果差等問(wèn)題；信號(hào)發(fā)送電路的發(fā)射傳輸距離較短，而且在信號(hào)無(wú)線發(fā)射時(shí)，雜散發(fā)射干擾與二次多次射頻干擾現(xiàn)象較為嚴(yán)重，使得所發(fā)送出的信號(hào)效果差，也不能讓發(fā)送電路長(zhǎng)期工作在發(fā)送狀態(tài)下。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種接收電路信號(hào)檢測(cè)能力強(qiáng)、誤碼率低、信號(hào)失真少、抗干擾能力強(qiáng)、雜散抑制效果好、接收的信號(hào)質(zhì)量好，發(fā)送電路發(fā)送距離遠(yuǎn)、濾波效果 好、雜波干擾少、信噪比高的通信效果好的無(wú)線自組網(wǎng)MESH通訊模塊。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:無(wú)線自組網(wǎng)MESH通訊模塊，包括機(jī)殼和機(jī)芯電路，機(jī)芯電路包括信號(hào)接收發(fā)送電路，所述的信號(hào)接收發(fā)送電路由信號(hào)接收電路、信號(hào)發(fā)送電路和微控制器組成；信號(hào)接收電路包括信號(hào)處理單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，信號(hào)處理單元包括射頻濾波器、低噪聲放大器、本振信號(hào)產(chǎn)生器1、混頻器1、中頻濾波器和中頻放大器，射頻濾波器的輸出端通過(guò)低噪聲放大器與混頻器的一個(gè)輸入端連接，混頻器的另一個(gè)輸入端與本振信號(hào)產(chǎn)生器I的輸出端相連，混頻器I的輸出端依次通過(guò)中頻濾波器和中頻放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出端與微控制器的信號(hào)采集端連接；所述的本振信號(hào)產(chǎn)生器I包括順次連接的低通濾波器LPF1、鑒相器H)、低通濾波器LPF2、壓控振蕩器VC0、放大器LNA、低通濾波器LPF3和功分器及一個(gè)高通濾波器HPF，高通濾波器HPF的輸入端與壓控振蕩器VCO連接，其輸出端與鑒相器的本振信號(hào)輸入端相連構(gòu)成鎖相環(huán)。信號(hào)發(fā)送電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器和信號(hào)發(fā)射單元，信號(hào)發(fā)射單元包括本振信號(hào)產(chǎn)生器I1、混頻器I1、功率放大器和η型濾波器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸入端與微控制器的信號(hào)輸出端連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器及本振信號(hào)產(chǎn)生器II的輸出端分別與混頻器II的輸入端連接，混頻器II的輸出端通過(guò)功率放大器與H型濾波器的輸入端相連；所述的H型濾波器包括電容Cl、電容C2、電容C3、電感LI和電感L2，電容Cl與電感LI的一端連接，電感LI的另一端與電感L2的一端連接，電感LI的另一端還通過(guò)電容C2接地，電感L2的另一端與發(fā)送天線連接，電感L2的另一端還通過(guò)電容C3接地。型濾波器只讓混頻器中諧振器的諧振頻率通過(guò)，抑制其二次及多次諧波，有效地解決了無(wú)線信號(hào)發(fā)送時(shí)雜散發(fā)射的干擾及二次、多次諧波射頻干擾，提高了信號(hào)發(fā)送電路工作的穩(wěn)定性，使得信號(hào)發(fā)送電路能夠長(zhǎng)時(shí)間的處在工作狀態(tài)，滿足系統(tǒng)需求。而且對(duì)電路元器件的要求不高，相應(yīng)地降低了電路設(shè)計(jì)的成本。本實(shí)用新型所述的MESH通訊模塊接收信號(hào)時(shí)，信號(hào)天線與射頻濾波器的輸入端連接。本實(shí)用新型所述的MESH通訊模塊發(fā)送信號(hào)時(shí)，π型濾波器的輸出端與信號(hào)天線連接。本實(shí)用新型所述的鑒相器采用HMC704芯片。本實(shí)用新型的有益效果是:(I)在無(wú)線信號(hào)接收過(guò)程中，射頻信號(hào)依次經(jīng)過(guò)射頻濾波器的濾波、低噪聲放大器的增益、混頻器的中頻混頻、中頻濾波器的再次濾波和中頻放大器的再次增益后，大大削弱了相鄰信道的信號(hào)干擾，有效避免了噪聲，降低了信號(hào)誤碼率、減少了信號(hào)失真的情況，提高了信噪比，改善了信號(hào)接收的效果及質(zhì)量；(2)在無(wú)線信號(hào)發(fā)送過(guò)程中，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換后的信號(hào)由功率放大器對(duì)其進(jìn)行功率放大，增強(qiáng)了信號(hào)強(qiáng)度，從而延長(zhǎng)了無(wú)線信號(hào)的發(fā)送距離^型濾波器可有效地對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，抑制了二次 、多次諧波的干擾，提高了發(fā)送出的無(wú)線信號(hào)的品質(zhì)。

圖1為本實(shí)用新型信號(hào)接收電路結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2為本實(shí)用新型本振信號(hào)產(chǎn)生器I的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型信號(hào)發(fā)送電路結(jié)構(gòu)示意框圖；圖4為本實(shí)用新型型濾波器的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。無(wú)線自組網(wǎng)MESH通訊模塊，包括機(jī)殼和機(jī)芯電路，機(jī)芯電路包括信號(hào)接收發(fā)送電路，所述的信號(hào)接收發(fā)送電路由信號(hào)接收電路、信號(hào)發(fā)送電路和微控制器組成。如圖1所示，信號(hào)接收電路包括信號(hào)處理單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，信號(hào)處理單元包括射頻濾波器、低噪聲放大器、本振信號(hào)產(chǎn)生器1、混頻器1、中頻濾波器和中頻放大器，信號(hào)天線的輸出端與射頻濾波器的輸入端連接，射頻濾波器的輸出端通過(guò)低噪聲放大器與混頻器的一個(gè)輸入端連接，混頻器的另一個(gè)輸入端與本振信號(hào)產(chǎn)生器I的輸出端相連，混頻器I的輸出端依次通過(guò)中頻濾波器和中頻放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出端與微控制器的信號(hào)采集端連接。如圖2所示，本振信號(hào)產(chǎn)生器I包括順次連接的低通濾波器LPF1、鑒相器H)(采用HMC704芯片)、低通濾波器LPF2、壓控振蕩器VCO (采用V844ME02-LF芯片)、放大器LNA (采用ERA-5SM芯片)、低通濾波器LPF3 (采用LFCN-3400芯片)和功分器及一個(gè)高通濾波器HPF，高通濾波器HPF的輸入端與壓控振蕩器VCO連接，其輸出端與鑒相器的本振信號(hào)輸入端相連構(gòu)成鎖相環(huán)。HMC704芯片采用整數(shù)模式，IOM鑒相時(shí)，底噪=-233+10Logfpd=-233+70=-163 dBc/Hz@10kHz，實(shí)際運(yùn)用按惡化3dB算。若參考源相噪聲比芯片好，則噪聲上限由芯片決定，輸出3550M時(shí)，倍頻次數(shù)為355倍，所以輸出3550時(shí)相位噪聲=-160+201ogn=-160+201og355=-109 dBc/HzilOkHz,因采用 IOM 鑒相，PLL 的整數(shù)編帶雜散點(diǎn)出現(xiàn)在離環(huán)路帶寬很遠(yuǎn)的地方，所以可以濾的很干凈，雜散可輕松做到< -75dBc。如圖3所示，信號(hào)發(fā)送電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器和信號(hào)發(fā)射單元，信號(hào)發(fā)射單元包括本振信號(hào)產(chǎn)生器I1、混頻器I1、功率放大器和H型濾波器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸入端與微控制器的信號(hào)輸出端連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器及本振信號(hào)產(chǎn)生器II的輸出端分別與混頻器II的輸入端連接，混頻器II的輸出端通過(guò)功率放大器與H型濾波器的輸入端相連。H型濾波器的輸出端與信號(hào)天線連接。其工作過(guò)程如下:微控制器將經(jīng)過(guò)篩選的需要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器將該待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號(hào)，模擬射頻信號(hào)依次經(jīng)過(guò)混頻器II混頻(輸入的射頻信號(hào)與本振信號(hào)產(chǎn)生器II所產(chǎn)生的本振信號(hào)進(jìn)行混頻)、功率放大器增益放大及H型濾波器濾波后，將高質(zhì)量的通信信號(hào)傳輸至信號(hào)天線進(jìn)行發(fā)送。其中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC是將二進(jìn)制數(shù)字量形式的離散信號(hào)轉(zhuǎn)換成以標(biāo)準(zhǔn)量為基準(zhǔn)的模擬量的器件，D/A轉(zhuǎn)換器基本上由四部分組成:權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開(kāi)關(guān)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)模轉(zhuǎn)換原理如下:數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來(lái)表示的，對(duì)于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的位權(quán)。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，就必須將每I位的代碼按其位權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將這些模擬量相加，即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換。D/A轉(zhuǎn)換器由數(shù)碼寄存器、模擬電子開(kāi)關(guān)電路、解碼網(wǎng)絡(luò)、求和電路及基準(zhǔn)電壓組成，數(shù)字量以串行或并行方式輸入、存儲(chǔ)于數(shù)碼寄存器中，數(shù)碼寄存器輸出的各位數(shù)碼分別控制對(duì) 應(yīng)位的模擬電子開(kāi)關(guān)，使數(shù)碼為I的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其權(quán)值成正比的電流值，再由求和電路將各種權(quán)值相加，最終得到數(shù)字量對(duì)應(yīng)的模擬量。如圖4所示，π型濾波器包括電容Cl、電容C2、電容C3、電感LI和電感L2，電容Cl與電感LI的一端連接，電感LI的另一端與電感L2的一端連接，電感LI的另一端還通過(guò)電容C2接地，電感L2的另一端與發(fā)送天線連接，電感L2的另一端還通過(guò)電容C3接地。型濾波器只讓混頻器中諧振器的諧振頻率通過(guò)，抑制其二次及多次諧波，有效地解決了無(wú)線信號(hào)發(fā)送時(shí)雜散發(fā)射的干擾及二次、多次諧波射頻干擾，提高了發(fā)送電路工作的穩(wěn)定性，使得發(fā)送電路能夠長(zhǎng)時(shí)間處在工作狀態(tài)，滿足系統(tǒng)需求。而且對(duì)電路元器件的要求不高，相應(yīng)地降低了電路設(shè)計(jì)的成本。
權(quán)利要求1.無(wú)線自組網(wǎng)MESH通訊模塊，包括機(jī)殼和機(jī)芯電路，機(jī)芯電路包括信號(hào)接收發(fā)送電路，其特征在于:所述的信號(hào)接收發(fā)送電路由信號(hào)接收電路、信號(hào)發(fā)送電路和微控制器組成； 信號(hào)接收電路包括信號(hào)處理單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，信號(hào)處理單元包括射頻濾波器、低噪聲放大器、本振信號(hào)產(chǎn)生器1、混頻器1、中頻濾波器和中頻放大器，射頻濾波器的輸出端通過(guò)低噪聲放大器與混頻器的一個(gè)輸入端連接，混頻器的另一個(gè)輸入端與本振信號(hào)產(chǎn)生器I的輸出端相連，混頻器I的輸出端依次通過(guò)中頻濾波器和中頻放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出端與微控制器的信號(hào)采集端連接；所述的本振信號(hào)產(chǎn)生器I包括順次連接的低通濾波器LPF1、鑒相器PD、低通濾波器LPF2、壓控振蕩器VCO、放大器 LNA、低通濾波器LPF3和功分器及一個(gè)高通濾波器HPF，高通濾波器HPF的輸入端與壓控振蕩器VCO連接，其輸出端與鑒相器的本振信號(hào)輸入端相連構(gòu)成鎖相環(huán)； 信號(hào)發(fā)送電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器和信號(hào)發(fā)射單元，信號(hào)發(fā)射單元包括本振信號(hào)產(chǎn)生器I1、混頻器I1、功率放大器和η型濾波器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸入端與微控制器的信號(hào)輸出端連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器及本振信號(hào)產(chǎn)生器II的輸出端分別與混頻器II的輸入端連接，混頻器II的輸出端通過(guò)功率放大器與η型濾波器的輸入端相連；所述的η型濾波器包括電容Cl、電容C2、電容C3、電感LI和電感L2，電容Cl與電感LI的一端連接，電感LI的另一端與電感L2的一端連接，電感LI的另一端還通過(guò)電容C2接地，電感L2的另一端與發(fā)送天線連接，電感L2的另一端還通過(guò)電容C3接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線自組網(wǎng)MESH通訊模塊，其特征在于:MESH通訊模塊接收信號(hào)時(shí)，信號(hào)天線與射頻濾波器的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線自組網(wǎng)MESH通訊模塊，其特征在于:MESH通訊模塊發(fā)送信號(hào)時(shí)，所述的η型濾波器的輸出端與信號(hào)天線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線自組網(wǎng)MESH通訊模塊，其特征在于:所述的鑒相器采用HMC704 芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種無(wú)線自組網(wǎng)MESH通訊模塊，包括信號(hào)接收電路、信號(hào)發(fā)送電路和微控制器；信號(hào)接收電路包括信號(hào)處理單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，信號(hào)處理單元的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出端與微控制器的信號(hào)采集端連接；信號(hào)發(fā)送電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器和信號(hào)發(fā)射單元，微控制器的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端與信號(hào)發(fā)射單元連接。本實(shí)用新型在信號(hào)接收時(shí)，有效避免了噪聲，降低了信號(hào)誤碼率、減少了信號(hào)失真的情況，提高了信噪比，改善了信號(hào)接收的效果及質(zhì)量；在信號(hào)發(fā)送時(shí)，增強(qiáng)了信號(hào)強(qiáng)度，延長(zhǎng)了信號(hào)發(fā)送距離，π型濾波器可抑制了二次、多次諧波的干擾，提高了發(fā)送出的無(wú)線信號(hào)的品質(zhì)。
文檔編號(hào)H04B1/40GK203104434SQ20122073767
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者潘世軍, 李美麗, 伍漢云 申請(qǐng)人:成都泰格微波技術(shù)股份有限公司