300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置，包括至少兩個數據收發模塊、總控模塊以及電源模塊，數據收發模塊包括天線、濾波電路、無線收發芯片以及微處理器，總控模塊包括總控處理器、GPS組件以及存儲器，總控處理器根據存儲器預存指令或外部指令向微處理器發送控制指令；無線收發芯片通過濾波電路設置子頻段的數值，數據收發模塊通過天線發送或接收相應頻段的無線數據；總控處理器將時鐘數據、GPS組件采集的地理信息數據插入來自數據收發模塊的無線數據中形成文本文件，存儲器存儲文本文件。本發明可同時多路、多頻率段無線信號同時傳輸，解決了現有通信裝置頻段單一、頻段窄、多路難的問題，能實現多路同時通信，提高通信能力。
【專利說明】300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及一種300MHZ-3GHZ全頻段多路同時通信裝置。
【【背景技術】】
[0002]全頻段通信由于涉及頻段寬，對于射頻電路、天線、處理器的要求極高，在現有技術中，多路通信主要采用在發射設備和接收設備之間使用眾多信道完成通信，但這樣一般會導致發射功率增大，通信質量卻不會正比例提高，且對同頻段其他通信會產生不良影響。
[0003]目前多路通信技術主要包括頻分多路通信技術、時分多路通信技術和碼分多路通信技術三大種類。其中，頻分多路通信系統不需要嚴格同步，設備比較簡單，但對信道的線性要求高，否則會產生較嚴重的非線性互調干擾；時分多路通信系統對信道的線性要求較低，但需要有精度高的同步系統；碼分多路通信系統抗窄頻帶干擾能力強，保密性強，各路的連接、變換較靈活，但電路較復雜并且也需要有精度高的同步系統。
[0004]綜上，現有技術中的各種多路通信技術都存在各自的優點與不足，因此現有待于研發出一種克服上述技術各自明顯缺陷的綜合性多路通信技術。
【
【發明內容】
】
[0005]本發明旨在解決上述現有技術中存在的問題，提出一種300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置。
[0006]本發明提出的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置包括至少兩個數據收發模塊、總控模塊以及電源模塊，所述數據收發模塊收發300MHz-3GHz全頻段中子頻段的無線數據，所述數據收發模塊包括天線、濾波電路、無線收發芯片以及微處理器，所述總控模塊包括總控處理器、GPS組件以及存儲器，其中，所述總控處理器根據所述存儲器預存指令或外部指令向所述微處理器發送控制指令；基于所述控制指令，所述無線收發芯片通過所述濾波電路設置所述子頻段的數值，所述數據收發模塊通過所述天線發送或接收相應頻段的無線數據；所述總控處理器將時鐘數據、所述GPS組件采集的地理信息數據插入來自所述數據收發模塊的無線數據中形成文本文件，所述存儲器存儲所述文本文件。
[0007]本發明提出的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置采用全頻段多路同時通信系統架構，即多路收發、多路控制、數據處理框架式設計，可同時多路、多頻率段無線信號同時傳輸，頻率范圍從300MHz至3GHz ;同時，本發明將RSS1、GPS、時間等信息有效整合，實現針對不同信道環境選擇性、針對性進行數據通信，解決了現有通信裝置頻段單一、頻段窄、多路難的問題，能實現多路同時通信，提高通信能力，具有明顯的技術優勢。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0008]圖1為本發明一實施例的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置結構圖。
[0009]圖2為本發明一實施例的數據收發模塊結構圖。
[0010]圖3為本發明一實施例的總控模塊結構圖。[0011]圖4為本發明一實施例的六頻段多路同時通信裝置結構圖。
[0012]圖5為本發明一實施例的12V-5V電源轉換電路。
[0013]圖6為本發明一實施例的12V-3.3V電源轉換電路。
【【具體實施方式】】
[0014]下面結合具體實施例及附圖對本發明作進一步詳細說明。下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明的技術方案，而不應當理解為對本發明的限制。
[0015]在本發明的描述中，術語“內”、“外”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“頂”、“底”等指
示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明而不是要求本發明必須以特定的方位構造和操作，因此不應當理解為對本發明的限制。
[0016]本發明提供一種300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置，如圖1所示，本發明提供的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置的系統架構主要包括數據收發模塊(第一數據收發模塊110、第二數據收發模塊120等)、總控模塊200以及電源模塊300，其中總控模塊200根據外部指令或內部指令、通過數據收發模塊接收或發送信號，其中，所述300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置包括至少兩個數據收發模塊。
[0017]其中，本發明將300MHZ-3GHZ頻率分成多個頻率段,每個所述數據收發模塊負責收發一個子頻段的無線數據。如圖2所示，以第一數據收發模塊110為例，`第一數據收發模塊110包括天線111、濾波電路112、無線收發芯片113以及微處理器114。其余數據收發模塊結構與第一數據收發模塊HO結構相同。
[0018]如圖3所示，總控模塊200包括總控處理器201、GPS組件202以及存儲器203。以總控模塊200與其中一個數據收發模塊通信為例，其中，總控處理器201根據存儲器203預存指令或外部指令向微處理器114發送控制指令；基于所述控制指令，無線收發芯片113通過濾波電路112設置所述子頻段的數值，數據收發模塊110通過天線111發送或接收相應頻段的無線數據；總控處理器201將時鐘數據、GPS組件202采集的地理信息數據插入所述來自數據收發模塊110的無線數據中形成文本文件，并由存儲器203存儲所述文本文件。
[0019]在一優選實施例中，所述數據收發模塊的個數為六，將300MHz-3GHz劃分為相應的六個子頻段:300MHz-400MHz、400MHz_600MHz、600MHz_800MHz、800MHz_lGHz、lGHz_2GHz、2GHz-3GHz。系統通過總線控制數據收發模塊實現頻率設定、無線通道選擇或組合、數據同時收發存儲，結構圖如圖4所示。
[0020]優選地，總控處理器201包括型號為STM32F103RF的處理芯片。總控處理器201通過USART方式與GPS組件202數據連接；存儲器203可優選采用TF(Trans Flash Card)存儲卡。
[0021]總控處理器201 —方面可以根據存儲器203中的預存指令或外部指令向所述數據收發模塊的微處理器發送控制指令；另一方面，基于所述控制指令，所述數據收發模塊的所述無線收發芯片通過所述濾波電路設置所述子頻段的數值，所述數據收發模塊通過所述天線發送或接收相應頻段的無線數據。
[0022]具體地，總控模塊200將由所述數據收發模塊接收的無線數據、由GPS組件202獲取的地理坐標信息數據、總控模塊200處理芯片獲取的RTC時鐘數據融合，具體地，將所述RTC時鐘數據、所述地理坐標信息數據插入來自所述數據收發模塊的無線數據中形成文本文件，并由存儲器203存儲所述文本文件。
[0023]存儲器203 可使用 FATFS (File Allocation Table File System，文件管理系統)通過SPI (Sales Performance International)接口管理TF存儲卡,將數據以文本文件方式儲存到TF存儲卡上。
[0024]總控模塊200將接收的無線數據轉化成ASCII碼值存入緩存。GPS組件202獲取的地理坐標信息數據由USART串口接收端口接受并提取出地理坐標信息、日期數據等關鍵字插入到接收到的無線數據緩存中。
[0025]總控模塊200處理芯片獲取的RTC時鐘數據運算由RTC中斷產生秒中斷，由RTC的32位計數器CRC_DR記錄產生的秒數，即每一秒鐘CRC_DR將自動加1，在這個基礎上數據接受處理器以一個基準作為時間原點(以2000年I月I日O時O分O秒為時間原點)，CRC_DR寄存器內的值是以時間原點為起點所過去的秒數。因此時間原點加上已過去的時間，即為當前時間。將當前時間日期信息由串口輸入數據接受處理器，通過當前時間到減去時間原點，所得的差值換算成秒，再寫入到CRC_DR寄存器中，完成時間初始的設定。命令和數據處理器有自帶RTC掉電保護功能，再沒有外部供電的情況下，RTC能正常工作，所以在通過串口設定當前時間后，可不需要每次上電對時間設定。命令和數據處理器除了能自動計算時間外還能RTC產生秒中斷，即每一秒鐘產生一次中斷，因此能實時的將秒標志插入到RSSI值存儲緩存中，而不需要通過查詢的方式獲得時間。秒標志的作用是用于指示當前無線數據接收的時間，便于多個設備接收無線數據后，用于數據分析時作為同步標志。
[0026]總控模塊200為了便于數據導入Windows操作系統中進行數據分析，總控模塊200嵌入FATFS文件管理系統，通過SPIl端口驅動TF存儲卡并對TF存儲卡進行存儲管理。FATFS是一款完全免費開源的FAT文件系統模塊，專門為小型嵌入式系統設計，使用標準C語言編寫，完全獨立于1/0層，TF存儲卡透過DiskI0.c (1/0模塊以及SPI驅動接口)與FATFS連接，使得FATFS能有效管理TF存儲卡。
[0027]總控模塊200在無線數據接受緩存存滿后，將通過FATFS文件管理系統將緩存內的數據以每小時為時間單位存儲成文件形式儲存到TF卡中。
[0028]電源模塊300由12V電池供電，12V接入后經電源電路分成5V電源和3.3V電源部分，5V供電主要為GPS組件202供電，其主要由三端穩壓器組成；3.3V供電為其他部分供電，其主要由降壓穩壓芯片組成。12V轉5V電路主要由7805三端穩壓器組成，具體結構如圖5所述；12V轉3.3V電路主要由MP1482降壓穩壓芯片組成，具體電路結構如圖6所示。
[0029]以315MHz和433MHz頻率通信為例，系統上電后，各部分初始化完成后，總控模塊200向兩個數據收發模塊發出設定315MHz和433MHz命令，所述兩個數據收發模塊分別在其無線收發芯片設定315MHz無線通道以及433MHz無線通道。同時通過315MHz無線通道發送設置命令，接收終端設備將接受設置命令并完成同頻道設定。設置完成后總控模塊200將數據傳送到數據收發模塊，數據收發模塊將數據通過315MHz無線通道和433MHz無線通道發送出去。接收終端將315MHz無線通道和433MHz無線通道接收到的數據通過總線傳輸到總控模塊200并將數據融合處理后存儲至存儲器203中。
[0030]本發明提出的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置采用全頻段多路同時通信系統架構，即多路收發、多路控制、數據處理框架式設計，可同時多路、多頻率段無線信號同時傳輸，頻率范圍從300MHz至3GHz ;同時，本發明將RSS1、GPS、時間等信息有效整合，實現針對不同信道環境選擇性、針對性進行數據通信。
[0031]本發明針對寬頻段的通信裝置解決了現有通信裝置頻段單一、頻段窄、多路難的問題，通過采用分頻段實現300MHz-3GHz寬帶收發，該技術不但可以解決寬帶收發問題，還能實現多路同時通信，提高通信能力，具有明顯的技術優勢。
[0032]基于本發明的通信裝置已在靜態環境下進行過30天連續測試以及移動環境下點對點測試，該裝置通信穩定，能實現315MHz、433MHz、470MHz、915MHz、2.4GHz等多路同時通i目。
[0033]雖然本發明參照當前的較佳實施方式進行了描述，但本領域的技術人員應能理解，上述較佳實施方式僅用來解釋和說明本發明的技術方案，而并非用來限定本發明的保護范圍，任何在本發明的精神和原則范圍之內，所做的任何修飾、等效替換、變形、改進等，均應包含在本發明的權利要求保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種300MHZ-3GHZ全頻段多路同時通信裝置，包括至少兩個數據收發模塊、總控模塊以及電源模塊，所述數據收發模塊收發300MHz-3GHz全頻段中子頻段的無線數據，所述數據收發模塊包括天線、濾波電路、無線收發芯片以及微處理器，所述總控模塊包括總控處理器、GPS組件以及存儲器，其中，所述總控處理器根據所述存儲器預存指令或外部指令向所述微處理器發送控制指令；基于所述控制指令，所述無線收發芯片通過所述濾波電路設置所述子頻段的數值，所述數據收發模塊通過所述天線發送或接收相應頻段的無線數據；所述總控處理器將時鐘數據、所述GPS組件采集的地理信息數據插入來自所述數據收發模塊的無線數據中形成文本文件，所述存儲器存儲所述文本文件。
2.根據權利要求1所述的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置，其特征在于，所述數據收發模塊的個數為六，所述子頻段分別為:300MHz-400MHz、400MHz-600MHz、600MHz-800MHz、800MHz-lGHz、lGHz_2GHz、2GHz_3GHz。
3.根據權利要求1所述的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置，其特征在于，所述微處理器與所述總控處理器通過數據總線進行數據交互。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置，其特征在于，所述總控處理器包括STM32F103RF型芯片。
5.根據權利要求1至3任意一項所述的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置，其特征在于，所述存儲器為TF存儲卡。
6.根據權利要求1至3任意一項所述的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置，其特征在于，所述總控處理器通過USART方式與所述GPS組件進行數據交互。
7.根據權利要求5所述的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置，其特征在于，所述總控處理器內嵌FATFS文件管理系統，所述總控處理器通過SPI端口驅動所述存儲器進行存儲。
8.根據權利要求1所述的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置，其特征在于，所述電源模塊包括用于為所述GPS組件供電的12V-5V的轉換電路。
9.根據權利要求1所述的300MHz-3GHz全頻段多路同時通信裝置，其特征在于，所述電源模塊包括用于為所述總控處理器供電的12V-3.3V的轉換電路。
【文檔編號】H04B1/40GK103595436SQ201310566311
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】黃曉霞, 肖鐘凱, 毛成華, 呂婧, 談宇光 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院