CN114039612B - 一种双频无线复用发射系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种双频无线复用发射系统及方法，系统包括用于接收已调信号并混频至所需两个频段的上变频混频器，上变频混频器通过功率放大器连接不同频率阻抗匹配网络，功率放大器能够进行功率放大并具有功率调节功能，不同频率阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至不同频率所使用的阻抗；不同频率阻抗匹配网络连接可重构天线；不同频率阻抗匹配网络通过时分控制器选择导通，可重构天线能够在所需两个频段工作；上变频混频器还连接用于提供本振信号的频率综合器。方法包括民用计量表通过230MHz频段进行远距离通信将数据上传至公网；通过510MHz频段进行近距离通信实现无线抄表业务。本发明采用复用技术大大降低了民用计量表无线发射机的成本。

Description

一种双频无线复用发射系统及方法
技术领域
本发明属于无线发射技术领域，具体涉及一种双频无线复用发射系统及方法。
背景技术
我国民用计量表的规定使用频率为470MHz-510MHz，而目前尚没有支持该频段的专用无线发射芯片，但是该频段是用于替代之前的433MHz频段，由于两者的无线发射芯片极为相似，并且专门制造关于510MHz频段的无线发射芯片会造成资源的极大浪费，因此如何能够在现有设备的基础上通过通信方式的改变满足民用计量表的使用需求亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种双频无线复用发射系统及方法，利用电力无线专网230MHz频段，融合民用计量表所需要的510MHz频段。
为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
第一方面，提供一种双频无线复用发射系统，包括用于接收已调信号并混频至所需两个频段的上变频混频器，所述的上变频混频器通过功率放大器连接不同频率阻抗匹配网络，功率放大器能够进行功率放大并具有功率调节功能，不同频率阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至不同频率所使用的阻抗；所述不同频率阻抗匹配网络连接可重构天线；所述不同频率阻抗匹配网络通过时分控制器选择导通，所述可重构天线能够在所需两个频段工作；所述的上变频混频器还连接用于提供本振信号的频率综合器。
作为本发明双频无线复用发射系统的一种优选方案，所述上变频混频器的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，上变频混频器能够将已调信号混频至223-235MHz或470-510MHz两个频段。
作为本发明双频无线复用发射系统的一种优选方案，所述功率放大器的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz。
作为本发明双频无线复用发射系统的一种优选方案，所述的不同频率阻抗匹配网络包括510MHz阻抗匹配网络和230MHz阻抗匹配网络，510MHz阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至510MHz天线阻抗，230MHz阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至230MHz天线阻抗。
作为本发明双频无线复用发射系统的一种优选方案，所述可重构天线的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，所述可重构天线的工作频段能够通过开关键选，通过改变天线长度来接收不同频率的射频信号。
作为本发明双频无线复用发射系统的一种优选方案，所述的可重构天线能够发射两个频段的射频信号，通过跳频实现两个频段的切换。
作为本发明双频无线复用发射系统的一种优选方案，所述不同频率阻抗匹配网络分别通过开关与功率放大器相连接，所述的时分控制器通过分别控制开关的通断选择导通不同频率阻抗匹配网络。
第二方面，提供一种双频无线复用发射方法，包括以下步骤：
民用计量表通过230MHz频段进行远距离通信将数据上传至公网；
通过510MHz频段进行近距离通信实现无线抄表业务；
所述通过230MHz频段进行远距离通信或通过510MHz频段进行近距离通信利用可重构天线选择实现，所述的可重构天线连接不同频率阻抗匹配网络，不同频率阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至不同频率所使用的阻抗，所述不同频率阻抗匹配网络通过时分控制器选择导通。
作为本发明双频无线复用发射方法的一种优选方案，所述可重构天线的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz；所述的不同频率阻抗匹配网络包括510MHz阻抗匹配网络和230MHz阻抗匹配网络，510MHz阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至510MHz天线阻抗，230MHz阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至230MHz天线阻抗。
作为本发明双频无线复用发射方法的一种优选方案，所述不同频率阻抗匹配网络分别通过开关与功率放大器相连接，所述的时分控制器通过分别控制开关的通断选择导通不同频率阻抗匹配网络；所述的功率放大器连接用于接收已调信号并混频至所需两个频段的上变频混频器，功率放大器能够进行功率放大并具有功率调节功能，所述的上变频混频器还连接用于提供本振信号的频率综合器。
作为本发明双频无线复用发射方法的一种优选方案，所述功率放大器的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz；所述上变频混频器的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，能够将已调信号混频至223-235MHz或470-510MHz两个频段。
作为本发明双频无线复用发射方法的一种优选方案，所述的可重构天线通过改变天线长度来接收不同频率的射频信号，所述的可重构天线能够发射两个频段的射频信号，通过跳频实现两个频段的切换。
相较于现有技术，本发明第一方面至少具有如下的有益效果：
本发明将目前缺乏510MHz频段专用无线发射芯片的现状与现有的230MHz频段专用无线发射技术融合在一起，将无线发射机中上变频混频器、频率综合器、功率放大器进行复用，上变频混频器接收已调信号并混频至所需两个频段，功率放大器能够进行功率放大并具有功率调节功能，从而适应不同的场合，距离远时增大发射功率大，距离近时减小发射功率。通过时分控制器选择导通不同频率阻抗匹配网络，不同频率阻抗匹配网络连接可重构天线，使得可重构天线能够在所需两个频段工作，实现民用计量表等通信设备可通过230MHz频段进行远距离通信，将数据上传至公网，也可通过510MHz频段进行近距离通信，可实现手机抄表等操作，适用于智能电表、无线充电桩等业务，大大降低了民用计量表无线发射机的成本，有效节省了资源浪费。
进一步的，对于不同的频段，由于天线尺寸和信号频率存在一种关系，频率越高天线尺寸越小，频率越低天线尺寸越长。而一种可以工作在两种频段的通信芯片就需要采用不同尺寸的天线。因此，本发明可重构天线通过改变天线长度来接收不同频率的射频信号。
可以理解的是，第二方面的有益效果可以参见上述第一方面的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明实施例双频无线复用发射系统的结构示意图；
图2本发明实施例双频无线复用发射方法的流程图；
附图中：1-上变频混频器；2-频率综合器；3-功率放大器；4-可重构天线；5-时分控制器；6-第一开关；7-第二开关；8-510MHz阻抗匹配网络；9-230MHz阻抗匹配网络。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下还可以进行若干简单的修改和润饰，所获得的所有其他实施例，也都属于本发明保护的范围。
在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施方案中。在说明书中的各个位置展示该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，在本发明所描述的实施例可以与其它的实施例相结合。
根据工信部第52号文关于民用计量表的规定，其使用频率为470-510MHz，但是目前缺乏关于该频段的专用无线发射芯片，本申请提出一种双频无线复用发射系统及方法，利用现有的电力无线专网230MHz频段，将230MHz频段与510MHz频段融合在一起，通过对无线发射机的上变频混频器1、频率综合器2及功率放大器3的复用实现双频无线复用。
实施例1
请参阅图1，在本发明的一种实施方式中，双频无线复用发射系统包括用于接收已调信号并混频至所需两个频段的上变频混频器1，上变频混频器1通过功率放大器3连接不同频率阻抗匹配网络，功率放大器3能够进行功率放大并具有功率调节功能，不同频率阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至不同频率所使用的阻抗；不同频率阻抗匹配网络连接可重构天线4；所述不同频率阻抗匹配网络通过时分控制器5选择导通，可重构天线4能够在所需两个频段工作；上变频混频器1还连接用于提供发射芯片本振信号的频率综合器2。
更进一步的，本发明上述上变频混频器1的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，上变频混频器1能够将已调信号混频至223-235MHz或470-510MHz两个频段。
功率放大器3的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，功率放大器3所具备的功率调节功能能够适应不同的场合，具体的，距离远时发射功率大；距离近时发射功率小。
与上述内容相适应的，不同频率阻抗匹配网络包括510MHz阻抗匹配网络8和230MHz阻抗匹配网络9，其中，510MHz阻抗匹配网络8用于将阻抗匹配至510MHz天线所使用的阻抗，而230MHz阻抗匹配网络9用于将阻抗匹配至230MHz天线所使用的阻抗。
进一步的，可重构天线4的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，可重构天线4的工作频段能够通过开关键选，通过改变天线长度来接收不同频率的射频信号。同时，可重构天线4能够发射两个频段的射频信号，采用跳频技术实现两个频段快速切换。
可重构天线4可以通过开关键选，本实施例当中，510MHz阻抗匹配网络8和230MHz阻抗匹配网络9分别通过第一开关6和第二开关7与功率放大器3相连接，第一开关6用于确定该无线发射机是否工作在470-510MHz频段，第二开关7用于确定该无线发射机是否工作在223-235MHz频段。时分控制器5由单片机组成，用于控制上述的第一开关6和第二开关7，通过分别控制第一开关6和第二开关7的通断选择导通不同频率阻抗匹配网络。
实施例2
请参阅图2，另一实施例提出一种双频无线复用发射方法，包括以下步骤：
S1、民用计量表通过230MHz频段进行远距离通信将数据上传至公网；
S2、通过510MHz频段进行近距离通信实现无线抄表业务。
在这一实施例中，所述的通过230MHz频段进行远距离通信或通过510MHz频段进行近距离通信利用可重构天线4来选择实现，可重构天线4通过改变天线长度来接收不同频率的射频信号，可重构天线4能够发射两个频段的射频信号，采用跳频技术实现两个频段快速切换。可重构天线4连接不同频率阻抗匹配网络，不同频率阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至不同频率所使用的阻抗，所述不同频率阻抗匹配网络通过时分控制器5选择导通。
更进一步的，可重构天线4的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，不同频率阻抗匹配网络包括510MHz阻抗匹配网络8和230MHz阻抗匹配网络9。其中，510MHz阻抗匹配网络8用于将阻抗匹配至510MHz天线所使用的阻抗，230MHz阻抗匹配网络9用于将阻抗匹配至230MHz天线所使用的阻抗。上述510MHz阻抗匹配网络8和230MHz阻抗匹配网络9分别通过第一开关6和第二开关7与功率放大器3相连接，时分控制器5通过分别控制第一开关6和第二开关7的通断选择导通不同频率阻抗匹配网络。功率放大器3连接用于接收已调信号并混频至所需两个频段的上变频混频器1，功率放大器3能够进行功率放大并具有功率调节功能，上变频混频器1还连接用于提供发射芯片本振信号的频率综合器2。功率放大器3的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，上变频混频器1的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，可将已调信号混频至223-235MHz或470-510MHz两个频段。
实施例1和实施2中所述的已调信号可以是GFSK、GMSK等调制信号。
按照实施例描述的内容，本发明所采用的技术原理以及能够产生的技术优势在于：将无线发射机中上变频混频器1、频率综合器2、功率放大器3进行复用，通过时分控制、各频段阻抗匹配网络及可重构天线4辅助复用发射。通过双频无线复用技术，使民用计量表等通信设备可通过230MHz频段进行远距离通信，将数据上传至公网；也可通过510MHz频段进行近距离通信，实现手机抄表等业务，大大降低了民用计量表无线发射机的成本。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或者结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双频无线复用发射系统，其特征在于：包括：
用于接收已调信号并混频至所需两个频段的上变频混频器(1)，所述的上变频混频器(1)通过功率放大器(3)连接不同频率阻抗匹配网络，功率放大器(3)能够进行功率放大并具有功率调节功能，不同频率阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至不同频率所使用的阻抗；所述不同频率阻抗匹配网络连接可重构天线(4)；所述不同频率阻抗匹配网络通过时分控制器(5)选择导通，所述可重构天线(4)能够在所需两个频段工作；所述的上变频混频器(1)还连接用于提供本振信号的频率综合器(2)；所述的不同频率阻抗匹配网络包括510MHz阻抗匹配网络(8)和230MHz阻抗匹配网络(9)，所述的510MHz阻抗匹配网络(8)用于将阻抗匹配至510MHz天线阻抗，所述的230MHz阻抗匹配网络(9)用于将阻抗匹配至230MHz天线阻抗；所述的可重构天线(4)能够发射两个频段的射频信号，通过跳频实现两个频段的切换；所述不同频率阻抗匹配网络分别通过开关与功率放大器(3)相连接，所述的时分控制器(5)通过分别控制开关的通断选择导通不同频率阻抗匹配网络。
2.根据权利要求1所述的双频无线复用发射系统，其特征在于：所述上变频混频器(1)的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，上变频混频器(1)能够将已调信号混频至223-235MHz或470-510MHz两个频段。
3.根据权利要求2所述的双频无线复用发射系统，其特征在于：所述功率放大器(3)的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz。
4.根据权利要求1所述的双频无线复用发射系统，其特征在于：所述可重构天线(4)的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，所述可重构天线(4)的工作频段能够通过开关键选，通过改变天线长度来接收不同频率的射频信号。
5.根据权利要求1所述的双频无线复用发射系统，其特征在于：所述不同频率阻抗匹配网络分别通过开关与功率放大器(3)相连接，所述的时分控制器(5)通过分别控制开关的通断选择导通不同频率阻抗匹配网络。
6.一种双频无线复用发射方法，其特征在于，包括以下步骤：
民用计量表通过230MHz频段进行远距离通信将数据上传至公网；
通过510MHz频段进行近距离通信实现无线抄表业务；
所述通过230MHz频段进行远距离通信或通过510MHz频段进行近距离通信利用可重构天线(4)选择实现，所述的可重构天线(4)连接不同频率阻抗匹配网络，不同频率阻抗匹配网络用于将阻抗匹配至不同频率所使用的阻抗，所述不同频率阻抗匹配网络通过时分控制器(5)选择导通；所述的不同频率阻抗匹配网络包括510MHz阻抗匹配网络(8)和230MHz阻抗匹配网络(9)，所述的510MHz阻抗匹配网络(8)用于将阻抗匹配至510MHz天线阻抗，所述的230MHz阻抗匹配网络(9)用于将阻抗匹配至230MHz天线阻抗；所述不同频率阻抗匹配网络分别通过开关与功率放大器(3)相连接，所述的时分控制器(5)通过分别控制开关的通断选择导通不同频率阻抗匹配网络；所述的功率放大器(3)连接用于接收已调信号并混频至所需两个频段的上变频混频器(1)，功率放大器(3)能够进行功率放大并具有功率调节功能，所述的上变频混频器(1)还连接用于提供本振信号的频率综合器(2)；所述的可重构天线(4)能够发射两个频段的射频信号，通过跳频实现两个频段的切换。
7.根据权利要求6所述的双频无线复用发射方法，其特征在于：所述可重构天线(4)的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz。
8.根据权利要求6所述的双频无线复用发射方法，其特征在于：所述功率放大器(3)的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz；所述上变频混频器(1)的工作频段包括223-235MHz以及470-510MHz，能够将已调信号混频至223-235MHz或470-510MHz两个频段。
9.根据权利要求6所述的双频无线复用发射方法，其特征在于：所述的可重构天线(4)通过改变天线长度来接收不同频率的射频信号。
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