CN104811218B - 高频无线数据收发设备 - Google Patents

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Abstract

本发明为了降低机器人在高频通信时的安全性并降低成本，提供了一种高频无线数据收发设备，包括选择开关以及通过选择开关选通的发射单元和接收单元，所述发射单元和接收单元均具有多个高频放大单元，发射单元的其中一个高频放大单元和接收单元的其中一个高频放大单元相同，且发射单元和接收单元的各个高频放大单元均与密码生成器直接或间接地连接。本发明增强了机器人通信过程中数据收发的安全性，同时有效控制了成本。

Description

高频无线数据收发设备
技术领域
本发明涉及高频通信技术领域，更具体地，涉及一种用于机器人的高频无线数据收发设备。
背景技术
在移动体通信系统中，诸如无线LAN、Bluetooth(注册商标)、PHS(PersonalHandyphone System)等那样的、区分无线信号的接收与发送的时间来进行的适用时分双工(Time Division Duplex；TDD)方式的、高频信号处理集成电路的需要不断增高。
对于机器人，现有的通信采用的是高频或超高频。例如，一些特定的超高频频段在一些国家可以用于业余的无线电业务，如果能够遵守一些特定的，准确规定的条件。例如在美国，在902MHz和928MHz之间的频段可以作为所谓ISM(工业科学和医学)频段使用。在此超高频频段允许开展无线电业务，但是在使用时应遵守由FCC(Federal CommunicationsCommission美国联邦通信委员会)有关部门就通道间隔、20dB带宽、输出功率等所规定的边界条件。
为了增强我国各种机器人(包括无人机)通信的安全性，并降低成本，需要在高频通信技术上研发新颖的数据收发设备。
发明内容
本发明为了降低机器人在高频通信时的安全性并降低成本，提供了一种高频无线数据收发设备，包括选择开关以及通过选择开关选通的发射单元和接收单元，所述发射单元和接收单元均具有多个高频放大单元，发射单元的其中一个高频放大单元和接收单元的其中一个高频放大单元相同，且发射单元和接收 单元的各个高频放大单元均与密码生成器直接或间接地连接。
进一步地，所述发射单元包括发射功率放大器、偏置控制器和检测电压放大器，所述偏置控制器对输入到其自身的密码信号进行偏置。
进一步地，所述接收单元包括接收放大器、偏置控制器和检测电压放大器，所述偏置控制器对接收到的信号产生的偏置相应于所述偏置控制器对输入到其自身的密码信号进行偏置。
进一步地，密码生成器与发射单元中的检测电压放大器以及与接收单元中的检测电压放大器直接或间接地连接。
进一步地，所述发射功率放大器为高频功率放大器。
进一步地，所述接收放大器为不同于发射放大器(10)的高频功率放大器。
进一步地，所述密码生成器产生两个在频域上完全相反的调制波，且该调制波的频率是根据预先设置的密码字符串生成的。
进一步地，所述直流变换器将偏置控制器的输出信号的振幅成分进行直流变换。
本发明的有益效果是：增强了机器人通信过程中数据收发的安全性，同时有效控制了成本。
附图说明
图1示出了根据本发明的优选实施例的高频无线数据收发设备的结构框图。
具体实施方式
高频无线数据收发设备包括选择开关以及通过选择开关选通的发射单元和接收单元，所述发射单元和接收单元均具有多个高频放大单元，发射单元的其中一个高频放大单元和接收单元的其中一个高频放大单元相同，且发射单元和接收单元的各个高频放大单元均与密码生成器直接或间接地连接。
其中，所述发射单元包括第一高频功率放大器(即发射放大器10)、偏置控制器和检测电压放大器，所述偏置控制器对输入到其自身的密码信号进行偏置。所述接收单元包括不同于第一高频功率放大器的第二高频功率放大器、偏置控制器和检测电压放大器，所述偏置控制器对接收到的信号产生的偏置相应于所述偏置控制器对输入到其自身的密码信号进行偏置。
所述密码生成器与发射单元中的检测电压放大器以及与接收单元中的检测电压放大器直接或间接地连接，产生两个在频域上完全相反的调制波，且该调制波的频率是根据预先设置的密码字符串生成的。所述直流变换器将偏置控制器的输出信号的振幅成分进行直流变换。
如图1所示，接收单元的构成如下：由天线接线的电磁波被送到接收用第二高频功率放大器。由第二高频功率放大器放大的高频信号被经由密码生成器产生的、经过偏置控制器进行相位调整的调制波的控制，产生的放大信号经过与本振产生的本振频率的叠加，在混频器中变成中频信号。该中频信号的增益受控于检测电压放大器，该检测电压放大器工作在中频范围内且放大倍数受密码生成器产生的放大倍数的控制。
检测电压放大器的输出由调制器DEM所调制，以给出基带信号。该基带信号再送到基带信号处理器，并以音频信号的形式送入扬声器。
发送单元的构成如下：音频信号由机器人或无人机的音频输入设备(如麦克风)转换成电信号并送到基带信号处理器。从基带信号处理器输出的发送基带信号在调制器MOD调制并随之在与接收单元中的检测电压放大器相同的检测电压放大器以由偏置控制器的增益放大。随后该信号在混频器与来自本振的本振频率混频以输出高频信号(无线频率信号)，并在检测电压放大器放大。该信号随即以发送功率放大器放大，从选择开关送到天线，并作为电磁波发送。
所述偏置控制器为使得输入的表示密码调制波的输入信号发生一定相移的移相器，该相移量是可控的。具体来讲，在接收单元中，偏置控制器的偏移量受到直流变换器发送来的偏移量的控制，而发射单元中的偏置控制器的偏移量是根据控制器传送来的信号而改变的。这样，对于不同的基带输入信号，发送出去的信号以及接收来的信号之间存在一定的相移量关系。这种相移量控制是随着基带信号而改变的，因此大大增强了现有技术中通常采用已有的或固定的算法(即使是使用乱数作为随机因子)而造成的这样的问题：一旦算法被破解，则数据的安全性将大大降低。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高频无线数据收发设备，包括选择开关以及通过选择开关选通的发射单元和接收单元，所述发射单元和接收单元均具有多个高频放大单元，其特征在于，发射单元的其中一个高频放大单元和接收单元的其中一个高频放大单元相同，且发射单元和接收单元的各个高频放大单元均与密码生成器直接或间接地连接；
所述接收单元包括接收放大器、第一偏置控制器和检测电压放大器，其中所述第一偏置控制器对接收到的信号产生的偏置相应于所述偏置控制器对输入到其自身的密码信号进行偏置，在所述接收单元中，由天线接收的电磁波被送到接收用第二高频功率放大器；由第二高频功率放大器放大的高频信号被经由密码生成器产生的、经过第一偏置控制器进行相位调整的调制波的控制，产生的放大信号经过与本振产生的本振频率的叠加，在混频器中变成中频信号；该中频信号的增益受控于检测电压放大器，该检测电压放大器工作在中频范围内且放大倍数受密码生成器产生的放大倍数的控制；检测电压放大器的输出由调制器DEM所调制，以给出基带信号；该基带信号再送到基带信号处理器，并以音频信号的形式送入扬声器；
所述发射单元包括发射功率放大器、第二偏置控制器和检测电压放大器，所述第二偏置控制器对输入到其自身的密码信号进行偏置，其中音频信号由机器人或无人机的音频输入设备转换成电信号并送到基带信号处理器；从基带信号处理器输出的发送基带信号在调制器MOD调制并随之在与接收单元中的检测电压放大器相同的检测电压放大器以由第二偏置控制器的增益放大；随后该信号在混频器与来自本振的本振频率混频以输出高频信号，并在检测电压放大器放大；该信号随即以发送功率放大器放大，从选择开关送到天线，并作为电磁波发送；在所述接收单元中，所述第一偏置控制器的偏移量受到直流变换器发送来的偏移量的控制，而发射单元中的所述第二偏置控制器的偏移量是根据控制器传送来的信号而改变的；这样，对于不同的基带输入信号，发送出去的信号以及接收来的信号之间存在一定的相移量关系；这种相移量控制是随着基带信号而改变的，以增强机器人通信过程中数据收发的安全性，同时提高成本控制的有效性。
2.根据权利要求1的高频无线数据收发设备，其特征在于，密码生成器与发射单元中的检测电压放大器以及与接收单元中的检测电压放大器直接或间接地连接。
3.根据权利要求2的高频无线数据收发设备，其特征在于，所述发射功率放大器为高频功率放大器。
4.根据权利要求3的高频无线数据收发设备，其特征在于，所述接收放大器为不同于发射放大器(10)的高频功率放大器。
5.根据权利要求4的高频无线数据收发设备，其特征在于，所述密码生成器产生两个在频域上完全相反的调制波，且该调制波的频率是根据预先设置的密码字符串生成的。
6.根据权利要求5的高频无线数据收发设备，其特征在于，所述直流变换器将偏置控制器的输出信号的振幅成分进行直流变换。
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