一种小型化可背负微波散射双模体制无线通信设备

技术领域

本发明涉及到通信技术领域，特别涉及一种小型化可背负微波散射双模体制无线通信设备。

背景技术

在通信领域中，现有的小型化可背负式散射通信设备克服了传统的散射通信装置设备成本偏高、机动能力较差、外观庞大等缺点，在集成性、灵活性、功能多样性方面得到了很大改善，成本得到了一定控制。随着客户对散射通信设备要求的逐步提升，现有的小型化可背负散射设备单一的传输手段以及较低的传输速率已经不能满足用户使用要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种小型化可背负微波散射双模体制无线通信设备。该设备具有传输距离远，可越障的优势；并且适合超视距通信；其微波通信传输速率高、通信可靠性高。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种小型化可背负微波散射双模体制无线通信设备，包括勤务手柄1、调制解调单元3、监控单元5、路由器模块6、对讲机网关单元7、显示单元8、组合式天线9、对讲机天线10、WI-FI天线11、电源模块12、开关13、锂电池14和充电供电单元15；还包括业务处理单元2、和射频单元4；

所述勤务手柄1的第一端口发送和接收话音；业务处理单元2的第一输入端口、第二输出端口、第三输入端口分别与勤务手柄1的第二输出端口、第三输入端口、第四输出端口连接，业务处理单元2的第四端口与锂电池14的第二端口连接，业务处理单元的第五输入/输出端口与路由器模块6的第二输入/输出端口连接，业务处理单元的第六输出端口和第七输入端口分别连接监控单元5的第二输入端口和第一输出端口，业务处理单元的第八输入端口和第九输出端口分别连接调制解调单元3的第二输出端口和第一输入端口，业务处理单元的第十输出端口和第十一输入端口分别连接射频单元4的第四输入端口和第五输出端口；

所述调制解调单元3的第三输出端口、第四输入端口和第五输入端口分别连接射频单元4的第一输入端口、第二输出端口和第三输出端口；射频单元4的第六输入/输出端口与组合式天线9的第一输入/输出端口连接；监控单元5的第三输入/输出端口与路由器模块6的第一输入/输出端口连接，监控单元的第四输入/输出端口与显示单元8的第一输入/输出端口连接，监控单元的第五输入/输出端口与对讲机网关单元7的第一输入/输出端口连接；对讲机网关单元7的第二输入/输出端口与对讲机天线10的第一输入/输出端口连接；路由器模块6的第五输入/输出端口与WI-FI天线11的第一输入/输出端口连接，路由器模块的第三端口和第四端口均为IP数据的输入/输出端口；

开关13的第一端口与电源模块12的第一端口连接，开关的第二端口与锂电池14的第一端口连接，开关的第三端口与充电供电单元15的第一端口连接；电源模块12的第二输出端口与各电路单元供电端口连接；充电供电单元15的第二输入端口与220V交流供电连接。

进一步的，所述业务处理单元2包括话音编解码16、监控17、接口转换模块18和辅助复分接19；其中，话音编解码16的第一输入端口和第二输出端口分别连接勤务手柄1的第二输出端口和第三输入端口，语音编解码16的第三输入/输出端口与辅助复分接19的第二输入/输出端口连接；监控17的第一输入端口和第二输出端口分别连接射频单元4的第五输出端口和第四输入端口，监控17的第三输入端口和第四输出端口分别连接监控单元5的第一输出端口和第二输入端口，监控17的第五端口与锂电池14第二端口连接，监控17的第六输入/输出端口与辅助复分接19第一输入/输出端口连接，监控17的第七输入端口与勤务手柄的第四输出端口连接；

所述接口转换模块18第一输入/输出端口与路由器模块6第二输入/输出端口连接，接口转换模块的第二输入/输出端口与辅助复分接19第三输入/输出端口连接；辅助复分接19的第四输出端口和第五输入端口分别连接调制解调单元3第一输入端口和第二输出端口。

进一步的，射频单元4包括前级放大器20、选段开关21、22和23、滤波器24和25、末级放大器26和27、环形器28和29、双工器30、定向耦合器31、组合式天线32、限幅器33和34、低噪放35和36、滤波器37和38、选段开关39、变频40、VCO41、晶振42、滤波器43、放大器44和监控45；

所述前级放大器20的第一输入端口为射频信号入口；选段开关21的第一输入端口与前级放大器20的第二输出端口连接，选段开关21的第二输出端口与选段开关22的第一输入端口连接，选段开关21的第三输出端口与选段开关23的第一输入端口连接；滤波器24的第一输入端口与选段开关22的第二输出端口连接，滤波器24的第二输出端口与末级放大器26的第一输入端口连接；滤波器25的第一输入端口与选段开关23的第二输出端口连接，滤波器25的第二输出端口与末级放大器27第一输入端口连接；环形器28的第一输入端口与末级放大器26的第二输出端口连接，环形器28的第二输入/输出端口与双工器30的第一输入/输出端口连接，环形器28的第三输出端口与限幅器33的第一输入端口连接；环形器29的第一输入端口与末级放大器27的第二输出端口连接，环形器29的第二输入/输出端口与双工器30的第二输入/输出端口连接，环形器29第三输出端口与限幅器34的第一输入端口连接；定向耦合器31的第一输入/输出端口与双工器30的第三输入/输出端口连接，定向耦合器31的第二输入/输出端口与组合式天线32的第一输入/输出端口连接，定向耦合器31的第三输出端口为耦合信号输出；低噪放35的第一输入端口与限幅器33的第二输出端口连接，低噪放35的第二输出端口与滤波器37的第一输入端口连接；低噪放36的第一输入端口与限幅器34的第二输出端口连接，低噪放36的第二输出端口与滤波器38的第一输入端口连接；选段开关39的第一输入端口与滤波器37的第二输出端口连接，选段开关39的第二输入端口与滤波器38的第二输出端口连接，选段开关39的第三输出端口与变频40的第一输入端口连接；VCO41的第一输入端口与晶振42的第二输出端口连接，VCO41的第二输出端口与变频40的第三输入端口连接；晶振42的第一输出端口为时钟信号输出端口；滤波器43的第一输入端口与变频40的第二输出端口连接，滤波器43第二输出端口与放大器44的第一输入端口连接，放大器44的第二输出端口为中频信号输出；监控45的第一输出端口为信号发射端口，监控45的第二输入端口为信号接收端口，第三输入/输出端口连接各电路控制端口。

本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明采用了微波、散射双模式通信手段，可以满足更多的应用场景。

2、本发明调制解调单元采用的时钟由原来的调制解调单元自供30.72MHz替换为射频单元提供的20MHz，时钟稳定度更高，数据传输速率提升为34M。

3、本发明信号处理方法在原有基础上进一步优化，散射模式2Mbps速率下门限由原来的-95dBm提升到-98dBm，通信能力得到大幅度提升。

4、本发明监控功能增加了勤务呼叫提醒功能，提升了用户体验效果。

附图说明

图1是本发明实施例的电原理图。

图2是本发明实施例中业务处理单元的电原理图。

图3是本发明实施例中的射频单元的电原理图。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

一种小型化可背负微波散射双模体制无线通信设备，包括勤务手柄1、调制解调单元3、监控单元5、路由器模块6、对讲机网关单元7、显示单元8、组合式天线9、对讲机天线10、WI-FI天线11、电源模块12、开关13、锂电池14和充电供电单元15；还包括业务处理单元2、和射频单元4；

所述勤务手柄1的第一端口发送和接收话音；业务处理单元2的第一输入端口、第二输出端口、第三输入端口分别与勤务手柄1的第二输出端口、第三输入端口、第四输出端口连接，业务处理单元2的第四端口与锂电池14的第二端口连接，业务处理单元的第五输入/输出端口与路由器模块6的第二输入/输出端口连接，业务处理单元的第六输出端口和第七输入端口分别连接监控单元5的第二输入端口和第一输出端口，业务处理单元的第八输入端口和第九输出端口分别连接调制解调单元3的第二输出端口和第一输入端口，业务处理单元的第十输出端口和第十一输入端口分别连接射频单元4的第四输入端口和第五输出端口；

所述调制解调单元3的第三输出端口、第四输入端口和第五输入端口分别连接射频单元4的第一输入端口、第二输出端口和第三输出端口；射频单元4的第六输入/输出端口与组合式天线9的第一输入/输出端口连接；监控单元5的第三输入/输出端口与路由器模块6的第一输入/输出端口连接，监控单元的第四输入/输出端口与显示单元8的第一输入/输出端口连接，监控单元的第五输入/输出端口与对讲机网关单元7的第一输入/输出端口连接；对讲机网关单元7的第二输入/输出端口与对讲机天线10的第一输入/输出端口连接；路由器模块6的第五输入/输出端口与WI-FI天线11的第一输入/输出端口连接，路由器模块的第三端口和第四端口均为IP数据的输入/输出端口；

开关13的第一端口与电源模块12的第一端口连接，开关的第二端口与锂电池14的第一端口连接，开关的第三端口与充电供电单元15的第一端口连接；电源模块12的第二输出端口与各电路单元供电端口连接；充电供电单元15的第二输入端口与220V交流供电连接。

进一步的，所述业务处理单元2包括话音编解码16、监控17、接口转换模块18和辅助复分接19；其中，话音编解码16的第一输入端口和第二输出端口分别连接勤务手柄1的第二输出端口和第三输入端口，语音编解码16的第三输入/输出端口与辅助复分接19的第二输入/输出端口连接；监控17的第一输入端口和第二输出端口分别连接射频单元4的第五输出端口和第四输入端口，监控17的第三输入端口和第四输出端口分别连接监控单元5的第一输出端口和第二输入端口，监控17的第五端口与锂电池14第二端口连接，监控17的第六输入/输出端口与辅助复分接19第一输入/输出端口连接，监控17的第七输入端口与勤务手柄的第四输出端口连接；

所述接口转换模块18第一输入/输出端口与路由器模块6第二输入/输出端口连接，接口转换模块的第二输入/输出端口与辅助复分接19第三输入/输出端口连接；辅助复分接19的第四输出端口和第五输入端口分别连接调制解调单元3第一输入端口和第二输出端口。

进一步的，射频单元4包括前级放大器20、选段开关21、22和23、滤波器24和25、末级放大器26和27、环形器28和29、双工器30、定向耦合器31、组合式天线32、限幅器33和34、低噪放35和36、滤波器37和38、选段开关39、变频40、VCO41、晶振42、滤波器43、放大器44和监控45；

所述前级放大器20的第一输入端口为射频信号入口；选段开关21的第一输入端口与前级放大器20的第二输出端口连接，选段开关21的第二输出端口与选段开关22的第一输入端口连接，选段开关21的第三输出端口与选段开关23的第一输入端口连接；滤波器24的第一输入端口与选段开关22的第二输出端口连接，滤波器24的第二输出端口与末级放大器26的第一输入端口连接；滤波器25的第一输入端口与选段开关23的第二输出端口连接，滤波器25的第二输出端口与末级放大器27第一输入端口连接；环形器28的第一输入端口与末级放大器26的第二输出端口连接，环形器28的第二输入/输出端口与双工器30的第一输入/输出端口连接，环形器28的第三输出端口与限幅器33的第一输入端口连接；环形器29的第一输入端口与末级放大器27的第二输出端口连接，环形器29的第二输入/输出端口与双工器30的第二输入/输出端口连接，环形器29第三输出端口与限幅器34的第一输入端口连接；定向耦合器31的第一输入/输出端口与双工器30的第三输入/输出端口连接，定向耦合器31的第二输入/输出端口与组合式天线32的第一输入/输出端口连接，定向耦合器31的第三输出端口为耦合信号输出；低噪放35的第一输入端口与限幅器33的第二输出端口连接，低噪放35的第二输出端口与滤波器37的第一输入端口连接；低噪放36的第一输入端口与限幅器34的第二输出端口连接，低噪放36的第二输出端口与滤波器38的第一输入端口连接；选段开关39的第一输入端口与滤波器37的第二输出端口连接，选段开关39的第二输入端口与滤波器38的第二输出端口连接，选段开关39的第三输出端口与变频40的第一输入端口连接；VCO41的第一输入端口与晶振42的第二输出端口连接，VCO41的第二输出端口与变频40的第三输入端口连接；晶振42的第一输出端口为时钟信号输出端口；滤波器43的第一输入端口与变频40的第二输出端口连接，滤波器43第二输出端口与放大器44的第一输入端口连接，放大器44的第二输出端口为中频信号输出；监控45的第一输出端口为信号发射端口，监控45的第二输入端口为信号接收端口，第三输入/输出端口连接各电路控制端口。

参照图1至图3，图1中勤务手柄的作用是发送和接收话音信号，同时发送话音呼叫提醒信号，其第一端口与外界进行话音信号发送和接收，话音信号经第二输出端口传输给业务处理单元的端口进行编码，勤务手柄输入端口接收业务处理单元端口发送的解码后的话音信号，勤务手柄输出端口发送话音呼叫提醒信号给业务处理单元的端口进行监控数据处理，实施例勤务手柄采用吉安华声电子设备有限公司生产的SP3.844.024型防水手柄制作。

业务处理单元的作用是完成话音的编解码，对讲机语音、有线数据和无线数据WI-FI的复分接，对锂电池的电量信息的采集与计算。业务处理单元由话音编解码16、监控17、接口转换18和辅助复分接19组成。图2是实施例中业务处理单元的电原理图，实施例按图2连接线路。话音编解码16完成勤务手柄1输出端口输入的话音信号的放大、D/A、A/D、PCM编码及4kb/s的语音压缩编解码，具有回音抵消处理功能；监控17完成与射频单元4、监控单元5监控信息的交互和锂电池14电量信息采集和计算，依照RS485总线协议输入端口接收来自射频单元输出端口的控制信息同时通过输出端口发送控制信息给射频单元输入端口，依照RS232总线协议输入端口接收来自监控单元5输出端口的控制信息同时通过输出端口发送控制信息给监控单元5输入端口，通过端口对锂电池14端口进行电压数据读取和分析并上报电量信息；接口转换18完成路由器模块6接口电平与辅助复分接器19TTL电平之间的相互转换；辅助复分接19将话音编解码输入/输出端口输出的话音编码、监控17输入/输出端口输出的控制数据、接口转换18输入/输出端口输出的有线数据和无线数据WI-FI进行复接，复接信息码流输出到调制解调单元3输入端口进行调制，接收调制解调单元3输出端口发送的信息码流并进行分接，将分接信息码流分别还原话音信息给话音编解码16输入/输出端口、监控信息给监控17输入/输出端口、有线数据和无线数据WI-FI给接口转换18输入/输出端口；

本发明调制解调单元3的作用是对业务处理单元2输出端口输出的复接信息码流进行信道编码、QPSK/16QAM调制、变频、信号放大形成射频信号由其输出端口输入到射频单元4输入端口，并接收由射频单元4输出端口输出的收中频信号，将收中频信号进行自动增益控制、QPSK/16QAM解调和信道译码，由输出端口输出分接信息码流到业务处理单元2输出端口。

可支持微波模式和散射模式两种体制，微波模式下速率为2Mbps/4Mbps/8Mbps/16Mbps/34Mbps，散射模式下速率为4Kbps/64Kbps/128Kbps/256Kbps/1024Kbps/2048Kbps，其中34Mbps采用16QAM调制方式，其他速率均为QPSK调制方式。实施例调制解调单元3采用美国Alterna公司生产的Cyclone系列数字现场可编程芯片与美国AD公司生产的AD9361的芯片制作。

本发明射频单元4完成对调制解调单元3输出端口输出的射频信号4400MHz～5000MHz进行滤波、放大到额定功率发送到组合式天线9输入/输出端口同时对接收天线发送的射频信号进行变频输出中频信号1250MHz发送给调制解调单元3输入端口，通过输出端口提供一路20MHz高稳定度时钟信号给调制解调单元3输入端口。

射频单元4由前级放大器20、选段开关21、22和23、滤波器24和25、末级放大器26和27、环形器28和29、双工器30、定向耦合器31、组合式天线32、限幅器33和34、低噪放35和36、滤波器37和38、选段开关39、变频40、VCO41、晶振42、滤波器43、放大器44和监控45组成。图3是本实施例中的射频单元4的电原理图，实施例按图3连接线路。

发通道，前级放大器输入端口接收来自调制解调单元输出端口输出的射频信号，由端口发送到选段开关21、22、23对射频信号进行高、低频段选择，高、低频段信号分别进入滤波器24、25输入端口滤除带外杂散和谐波，然后进入末级放大器26、27进行放大，放大后的射频信号分别进入环形器28、29，然后进入双工器30进行滤波隔离后，通过定向耦合器31后经组合式天线32端口发射到自由空间，定向耦合器端口输出为发射功率检测信号。收通道，组合式天线32从自由空间接收到的射频信号经过定向耦合器31后，发送给双工器30进行滤波隔离对高、低频段进行选择，经过选择、滤波后的信号经过环形器28、29后进入限幅器33、34对信号幅度进行限制，信号从限幅器端口输出进入低噪放35、36对信号进行放大，输出给滤波器37、38滤除带外杂散和谐波，然后送入选段开关39进一步对高、低频段进行选择，然后送入变频40输入端口进行混频，经过与VCO41输出端口输出的本振信号进行混频后，变频40端口输出中频信号1250MHz，送入放大器44的输入端口，对信号进行放大后输出给调制解调单元3的输入端口，晶振42的端口输出20MHz时钟信号给VCO用于产生本振信号，端口输出20MHz时钟信号给调制解调单元3端口，监控45输出端口发送控制数据给业务处理单元2输入端口，输入端口接收来自业务处理单元2输出端口的控制数据，输入/输出端口对本单元电路进行监控和数据上报。实施例功率放大器20、26、27采用氮化镓功放管制作。

本发明监控单元5作用是监控业务处理单元2、调制解调单元3、射频单元4、路由器模块6、对讲机网关单元7、显示单元8工作状态、采集勤务手柄1勤务呼叫提醒信息和锂电池14电量信息，对设备进行工作频率设置，工作模式选择，工作速率选择，输出功率控制，误码检测，设备故障检测，设备工作参数的记忆，提供操作环境支持用户的操作指令输入和监控信息查询。

本发明路由器模块6作用是接收和发送有线数据，通过WI-FI天线11接收和发送无线数据。本模块将监控单元5输入/输出端口发送的监控信息通过输入/输出端口输出到WI-FI天线11和端口发送给终端设备，将WI-FI天线11和端口接收的控制信息通过输入/输出端口输出到监控单元5输入/输出端口；将业务处理单元2输入/输出端口发送的业务数据通过输入/输出端口输出到WI-FI天线11和端口发送给终端设备，将WI-FI天线11端口接收的业务数据通过输入/输出端口输出到业务处理单元2的输入/输出端口。

本发明对讲机网关单元7作用是通过对讲机天线10接收和发送对讲机话音，完成无线对讲机话音和数字信号的转换、呼叫等功能。

本发明显示单元8的作用是通过输入/输出端口发送和接收监控单元的控制数据，可以对设备参数进行设置和查询，设备状态可以通过LED显示屏直观显示。

本发明组合式天线9的作用是通过输入/输出端口发送本端射频单元4输入/输出端口发射的射频信号到自由空间和通过输入/输出端口接收来自对端小型化可背负微波散射双模体制无线通信设备天线发射的射频信号，同时组合式天线对发射信号和接收信号进行放大。实施例组合式天线9采用西安星展测控科技有限公司生产的BXSS120型散射天线。

本发明对讲机天线10的作用是通过输入/输出端口发送本端对讲机网关单元7输入/输出端口发射的话音信号到自由空间和通过输入/输出端口接收来自手持对讲机天线发射的射频信号。

本发明WI-FI天线11的作用是通过输入/输出端口接收本端路由器模块6输入/输出端口发射的无线信号，通过输入/输出端口发送到自由空间，通过输入/输出端口接收来自终端的无线信号，通过输入/输出端口发送给路由器6。

本发明电源模块12的作用是把+24V直流电转换为+12V、+5V，为整台设备提供直流工作电压，实施例采用石家庄市大宇科技有限公司生产的DC/DC变换器电源模块DSD90D-24F4-J1制作。

本发明开关13的作用是在使用锂电池14对设备进行供电的时候，控制整台设备供电的通与断。

本发明锂电池14的作用是通过开关13给设备提供电源，保证在没有交流电供应的情况下设备能够正常工作。

本发明充电供电单元15的作用是把220V交流电转换为+24V直流电，为电源模块12提供输入电压，为锂电池14充电。

本装置简要工作原理如下：

本装置处于传输的状态时，业务处理单元2接收来自勤务手柄1的话音信号并对其进行话音编码处理，并将话音编码信号与路由器模块6输出的有线数据和无线数据WI-FI、监控单元5输出的对讲机语音、监控信息复接成信息码流输入调制解调单元3中进行QPSK/16QAM调制并搬移放大为射频信号，输出到射频单元4经过滤波、放大再通过组合式天线9向外发射出去；同时组合式天线9也接收对端小型化可背负微波散射双模体制无线通信设备发送来的射频信号，并将该信号输入射频单元4，射频单元4将此射频信号放大并下变频为收中频信号后输入调制解调单元3进行QPSK/16QAM解调处理，解调后的信息码流输入业务处理单元2进行分接，从信息码流中还原出话音解码后输出到勤务手柄1，有线数据和无线数据WI-FI输出到路由器模块6，处理后有线数据直接通过端口对外输出，无线数据WI-FI通过端口输出给WI-FI天线进行发送、对讲机话音数据由监控单元5输出到对讲机网关单元7、监控数据传输给显示单元8或通过路由器传输给终端网页控制页面，完成发送和接收通信。

本发明安装结构如下：

主机内部结构布局如下所述：射频单元4紧贴机箱底面，射频单元4上面采用螺柱支撑隔板，在隔板上用螺柱安装监控单元5，监控单元5上面采用螺柱安装对讲机网关单元7；电源模块12紧贴机箱右侧面；调制解调单元3紧贴机箱底面，调制解调单元3上面采用螺柱安装业务处理单元2；路由器模块5紧贴机箱底面；锂电池14在机箱后边电池仓推进式安装。

然后把八个模块安装在一个包含把手和护角的设备机箱内，在机箱的前面板上安装显示单元8、开关13、连接勤务手柄1、组合式天线9、对讲机天线10、WI-FI天线11、路由器模块的穿墙座，在机箱后面安装电池输入端插座，对讲机天线10、WI-FI天线11连接机箱前面板穿墙座，组合式天线9、充电供电单元15通过电缆与机箱前面板穿墙座连接。