CN202918291U - 带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端 - Google Patents

Abstract

带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端属信号传输领域。将卫星移动通讯核心控制电路（1、2、3、4）与采用扩展窄带信号频谱数字编码技术；布设在卫星移动通讯终端外侧，与其它相邻元器件及线路保持1±0.5厘米的距离的贴片式板载矩形微带天线（13）；贴片式多层板结构，通过半孔焊接（14）固定；设有滤波（15）的电源信号、数据信号电路；和外围带有封闭屏蔽体（11）的蓝牙模块（5）相结合。采用将模拟地、数字地各自独立接地，地线合一（20）。可免相互干扰，抑制噪声，提高可靠性。本终端定位准确、安全可靠，可监视、控制、报文通讯，使本终端可与同样带有蓝牙功能、使用卫星信号的便携式移动设备便捷地进行信息传输。

Description

带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端

技术领域

本实用新型属信号传输领域，主要涉及通过引入蓝牙技术，使卫星移动通讯终端可以无线通讯形式实现信号传输的技术改进。

背景技术

公知卫星信号通讯终端的数据应用是作为决策的依据，它可以及时获取时空多维的立体位置信息，广泛应用于各种场合的导航定位。传统的卫星移动通讯终端与如导航仪等外部设备进行通讯时，一般采用有线通讯如串口通讯等连接方式。但有线传输在实际应用中由于受到周围环境等客观因素的制约，会给卫星移动通讯终端的使用带来诸多不便。

蓝牙是现代先进的无线通讯技术，可以使蓝牙工作范围内使用相应信息的不同信息处理设备之间建立无线通讯联系，能够随时随地进行数据信息的无线交换与传输。但蓝牙技术在卫星通讯信号处理的环境下工作，将会面临卫星信号与无线通讯信号如何共存的新问题，因此如何解决蓝牙技术在新环境中正常工作，就成为在卫星移动终端内使用蓝牙通讯技术的关键问题；目前尚未见蓝牙技术应用于卫星信号通讯终端的工作实例。

发明内容

本实用新型的目的是设计带有无线通讯功能的卫星移动通讯终端，要解决的技术问题是提出带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端的技术方案。

本实用新型的具体内容是，带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端包括壳体；与壳体相连，负责接收、发射和处理通讯信号的核心控制电路；集成于核心控制电路之上、将所接收到核心控制电路的输出转换为蓝牙无线信号输出，同时也将所接收外部蓝牙无线信号以有线信号形式提供给核心控制电路的蓝牙模块。其中，所述核心控制电路是，包括接收和发射卫星信号的收发天线；对天线近端的输出信号和待输出给天线近端的信号进行处理，通过专用接口与收发天线近端相联的通讯模组；对通讯模组收发信号进行信息验证并与通讯模组相联的专用SIM卡；与通讯模组相联、并为上述部件提供电源的电源管理控制模块的卫星核心控制电路；蓝牙模块是采用扩展窄带信号频谱数字编码技术的蓝牙模块。 

    这样，卫星移动通讯核心控制电路可以接收、发送和处理卫星信号，蓝牙模块可以将相应信号作蓝牙技术范围的无线传输；使用扩展窄带信号频谱数字编码技术，使蓝牙芯片增加发送比特的数量，扩大了传输无线信号所使用的带宽，通过自适应跳频方式，提高了模块的抗干扰能力，为蓝牙技术在卫星移动通讯核心控制电路工作的环境下正常工作提供可能。使卫星信号可以在卫星移动通讯终端处，以无线信号的形式进行联络传输，二者的结合使卫星移动通讯终端具有了蓝牙功能，实现了对原有卫星终端的技术升级，从而达到了本实用新型的目的，解决了本实用新型提出的技术问题。

本实用新型所述蓝牙模块采用自带有贴片式板载矩形微带天线。这种贴片天线的体积小、重量轻、剖面薄，贴片的设置模式与蓝牙模块联成一体，具有较强的抗干扰性。蓝牙模块天线布设在卫星移动通讯终端的外侧，与其它元器件和线路保持1cm±0.5cm的距离。在卫星移动终端设计中将蓝牙模块中的微带天线固定于终端的外侧，使之保持与其它器件线路适当距离的隔绝空间，使天线的射频信号尽量远离终端的卫星信号，以保证天线信号的独立性，免受其他干扰。

本实用新型所述蓝牙模块选用贴片式的多层板结构，通过半孔引脚焊接固定；数字地与模拟地分别集中走线。多层电路板的应用可使模块中的电子元器件分类集中布置，尽可能地分离强、弱信号，数字、模拟信号；模块通过半孔焊接与贴片固定可以减小构件体积、紧凑结构；数字地与模拟地分别走线，单独处理，单点接地，可以吸收和减少空间寄生辐射、射频干扰。 

本实用新型所述蓝牙模块蓝牙模块中设有对进入模块的电源信号、数据信号进行处理的滤波电路，对进入上述电路中的干扰信号起到滤波作用。

本实用新型所述蓝牙模块外围设有与通讯模组焊接相联、低电阻率材料的屏蔽体。屏蔽体可以实现卫星移动终端与蓝牙模块之间信号的物理隔离，可以抑制寄生电容的耦合，使电路由于分布电容泄漏出来的电磁能量经屏蔽接地，不致于串入其它电路；通过焊接方式使蓝牙模块相对封闭和选用低电阻材料可以改善屏蔽效果；从而使干扰得到有效抑制。

本实用新型所述卫星移动终端采用将模拟地、数字地各自独立接地，最后地线合一接入大地。这种方式较好地避免相互间的干扰，抑制了噪声，减少了数字信号和模拟信号之间的干扰。

本实用新型所述卫星移动终端，将卫星移动通讯核心控制电路，与采用扩展窄带信号频谱数字编码技术；布设在卫星移动通讯终端外侧，与其它元器件和线路保持1±0.5厘米的距离的贴片式板载矩形微带天线；选用贴片式的多层板结构；设有对进入模块的电源信号、数据信号进行处理的滤波电路；在模块外围设有与通讯模组焊接相联、低电阻率材料的封闭屏蔽体的蓝牙模块相结合。并采用将模拟地、数字地各自独立接地，最后地线合一接入大地；较好地避免相互间的干扰，抑制了噪声，减少了数字信号和模拟信号之间的干扰。这样使蓝牙通讯技术在卫星移动通讯中得到了很好的应用，改进了卫星终端产品传输通讯的方式，给使用者带来方便。发挥了传统移动通讯终端定位准确、使用安全可靠，并可以实现多种服务功能，如：监视、控制、报文通讯等，在其它通讯手段无法覆盖的地方，卫星通信具有不可替代的优势。其特点分述如下。 

1）通过引入蓝牙通讯模块，使传统的卫星移动通讯终端同时具有有线通讯和无线通讯的功能，使卫星移动通讯终端可与带有蓝牙功能的导航仪或带有蓝牙功能手机、PDA、计算机等便携式移动设备便捷地进行信息输入，完成信息编辑、信息修改、信息存储、信息浏览的功能，通过蓝牙模块实现数据的双向传输，随时随地进行数据信息的交换与传输，具有重要的社会意义和实际使用价值。

2）通过蓝牙技术的引入，带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端由于采用了无线通讯，不受通讯电缆的约束，在使用环境和安装环境受限的条件下，更加凸显了具有蓝牙功能的卫星移动终端的优越性。

3）带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端在技术改造后，信息输入、信息显示等功能将由带有蓝牙功能的导航仪或带有蓝牙功能手机、PDA、计算机等便携式移动设备完成，这使得终端产品比传统产品体积功耗更小、成本更低，提高了产品的可靠性和使用寿命，使得带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端更具优势；同时由于具有蓝牙功能的移动设备在社会生活中的普及和应用，为带有蓝牙功能的卫星移动终端带来了更为广阔的应用前景。

说明书附图

图1具有蓝牙功能北斗卫星移动通讯终端与外部设备使用的配套关系图；

图2卫星移动通讯终端结构示意正面剖面图；

图3卫星移动通讯终端结构示意反面剖面图；

图4是图2蓝牙模块中的微带天线结构局部放大图； 

图5具有蓝牙功能卫星移动通讯终端的工作原理图；

图6卫星移动终端整体电路接地示意图；

图7处理蓝牙模块中数据信号RX、TX的π型RC滤波器；

图8卫星移动终端中电源滤波器的使用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图中引出件号所代表的含义是 1收发天线 2通讯模组 3 SIM卡 4电源管理控制模块 5蓝牙模块 6导航仪 7便携式电子设备 8串口通讯接口 9电源开关 10电源指示灯 11屏蔽体 12壳体 13微带天线 14半孔引脚 15电源滤波电路 16巴伦电路和收发控制开关 17基带信号处理器 18发送模块 19接收模块 20接地点。

第一实施例是带有蓝牙通讯功能的SNAA-10北斗卫星移动通讯终端，其外形尺寸为120mm（L）×60mm(W)×30mm(H)，主要由五部分组成：收发天线1、通讯模块2、专用SIM卡3、电源管理控制模块4以及蓝牙模块5。其中1、2、3、4构成卫星移动通讯终端的核心控制模块，此外在卫星移动通讯终端的壳体12外侧，根据移动终端的功能要求分别具有串口通讯接口8、电源开关9、电源指示灯10等功能提供用户使用，其中：串口通讯接口负责卫星移动通讯终端与外部配套设备之间的通讯连接；电源开关负责卫星移动通讯终端的电源提供和关闭电源；电源指示灯负责显示卫星移动通讯终端的工作状态。

本实施例中的卫星移动通讯终端总重量约近1kg，待机静态功率约2w，发射时的瞬时功率达到6W至8W，本实施例中卫星移动通讯移动终端的模块分布以及终端结构示意图见说明书附图1、附图2、附图3，主要由上述的五大部分组成。其中处理接收和发射卫星信号的核心控制电路通过四个M2的螺钉固定于矩形壳体底面上，在本实施例中新增的蓝牙模块通过焊接固定在核心控制电路的一个角上，为便于与外部设备进行无线通讯，应尽量靠近壳体外侧安装和固定，见附图2。

本实施例中的蓝牙模块选用BLK-MD-BC04A数据专用模块，支持蓝牙2.0协议，它通过采用扩展窄带信号频谱数字编码技术抑制外界干扰。在本例中蓝牙技术是工作在ISM 频段中2.4GHz的无线通信技术，它的数据传输速率约为1Mb/s，数据通讯采用使用IEEE802.15国际通用接口协议。其中ISM频带是对所有无线电系统都开放的频带，因此当蓝牙模块在卫星移动终端及其使用环境中工作时，其中某个频段都会遇到不可预测的干扰源，而蓝牙模块正是通过扩展频谱技术使蓝牙模块带宽成百倍地扩展成宽频带，采用1600 跳\秒的快速跳频扩频（FHSS）技术。在79 个1MHz 的信道中按伪随机序列方式从一个频率跳到另一个频率，只有当接收机的调频频道顺序和时间都与发射机相同时才能正确解调接收到的数据，而其他的干扰不可能按同样的规律进行，这样通过蓝牙通讯模块扩展窄带编码技术使得外界干扰得到有效的抑制，也使得蓝牙模块在卫星移动终端的应用成为可能。

在本实施例中蓝牙模块的技术实现方案如附图5所示，它包括巴伦电路和收发控制开关16、模块基带信号处理器17、发送模块18、接收模块19等，这些功能模块协调工作，完成数据信息的无线通讯功能。其工作原理如下：当蓝牙模块工作在接收模式时，外部具有蓝牙功能的设备发出一定频率的射频信号ANT-IN，蓝牙模块通过微带天线13接收该信号，经过巴伦电路将非平衡信号转为平衡信号通过收发控制开关进入接收模块。这样接收模块就可以得到具有较高的共模抑制比的信号，并且通过一个低噪放大器将接收的微弱信号放大将载波信号解调输出到基带信号处理器，在基带信号处理器内部完成载波信号的变频和采样，将数字信号存储在FLASH存储器中，在内部处理器的控制下将处理后的数据经编码后输出到核心控制电路的串口接收端RX，从而完成外部无线信号的接收过程。同理，蓝牙模块发送模式就是接收模式的逆过程，主要完成卫星移动终端信号信息的无线发送过程。通过这样的工作模式，即可借助本实施例中具有蓝牙通讯功能的卫星移动终端与具有蓝牙功能的BD/GPS导航仪16或具有蓝牙通讯功能手机、PC机等便携式电子设备17实现无线通讯，完成设备间的无线数据传输，达到本实施例中实现无线通讯的设计目的。

本实施例中蓝牙模块的天线制作是影响蓝牙通信性能的关键因素，适当的天线设计方法与布设位置，将有助于提升蓝牙模块的传输特性的实现.因此在本实施例中采用贴片式板载矩形微带天线，见附图4。这种微带天线具有体积小、重量轻、剖面薄、容易与载体共形的特点，本例中选用的BLK-MD-BC04A数据蓝牙模块的体积为13mmX26.9mm，设计中设定微带天线中心频率为fo=2．45GHz；驻波比系数：VSRW<2．0，fo处VSWR<1．1；增益：G>3dB，满足蓝牙模块的电气性能参数的要求，在实际应用中使用情况良好。本例中蓝牙模块的微带天线采用矩形的波浪式天线分布在蓝牙模块的外侧，该天线外围1cm 范围内原则上不放置任何器件，保持与其它器件线路的隔绝空间，使天线的射频信号尽量远离了移动通讯终端的卫星信号，以保证天线信号的独立性和免受其他设备的干扰。

本例所述的蓝牙模块通过附图4中的半孔引脚结构焊接固定在通讯模组的一角，尽量靠近于壳体外侧，便于信号的传输，见附图2，电路板选用贴片式的多层板结构，分别为信号层、电源层、地线层，其中地线层中的数字地与模拟地独立接地与核心控制电路中的模拟地、数字地形成一一对应的关系，最后两两相连，汇入一点PCB板上的公共电位参考点---电源地，形成共地点，见附图6，这样使得各支路的地线之间只存在一个参考点,因此没有公共阻抗耦合存在,从而消除了地线之间相互干扰，并且在模块中数字地线、模拟地线应尽量加粗，尽量加大引出端的接地面积，这样就可以有效的吸收和减少空间寄生辐射、射频干扰，减小蓝牙模块对其他器件的干扰。 

同时对进入蓝牙模块的数据信号、电源信号分别进行数据信号滤波处理和电源信号滤波处理，见附图7、附图8，在本例中蓝牙模块与核心控制模块之间共有五根线路进行连接，分别是电源（VCC）、电源地（GND）、数据接收端(RX)、数据发送端(TX)和数字信号地（GND），见附图1所示，在本例中根据电路的不同情况采取了不同的滤波方法，其中对数据信号采用了π型RC滤波器的方法见附图7，只有经过RC滤波器滤波的数据信号才可以进入到蓝牙模块中；同时电源信号采用了专用电源滤波器15对电源进行滤波的方法见附图8，只有经过专用电源滤波器滤波的电源，才能经电源管理控制模块提供给卫星移动通讯终端的其他各部分电路使用，通过上述方法来滤除信号和电源噪声，有效的提高了信噪比。                       

本例所述的蓝牙模块通过半孔引脚焊接固定在卫星移动终端的通讯模组上，在蓝牙模块外围设有与通讯模组焊接相联、低电阻率材料的封闭屏蔽体11见附图1。本实施例中的屏蔽措施主要采用金属屏蔽罩，它可以将射频能量屏蔽在一定的区域内，在设计中采用铝质长方形金属屏蔽罩通过焊接固定在核心控制电路上，并通过过孔与地线相连，这样无线射频信号可以从金属屏蔽罩底部的小缺口和接地缺口处的布线层走线出去，同时缺口周围要尽可能与地线连在一起，形成比较封闭的屏蔽层，避免无线射频信号受到干扰。通过这样的屏蔽措施实现了卫星移动终端与蓝牙模块之间信号的物理隔离，有效的抑制了寄生电容的耦合，使电路中分布电容泄漏出来的电磁能量经屏蔽接地、不致于串入其它电路，从而也使干扰得到抑制。

在本实用新型实施例中通过以上措施的实施，完成了对传统的卫星通信终端无线通讯功能的技术升级，使之具有了蓝牙的无线通讯功能，使有线通讯和无线通讯同时在产品中得到了有效应用，这样不仅丰富了产品的通讯功能而且极大的扩展了产品的应用范围，在用户使用时，卫星通讯移动终端通过蓝牙模块的双向数据传输功能，即可以将具有蓝牙功能的BD/GPS导航仪6或具有蓝牙通讯功能手机、PC机等便携式电子设备7的位置信息传送给卫星通讯移动终端，同时也可以将卫星通讯移动终端接收到的卫星定位信息发送给具有蓝牙功能的BD/GPS导航仪或具有蓝牙通讯功能手机、PC机等便携式电子设备，由外部具有蓝牙功能的移动设备完成信息编辑、信息修改、信息存储、信息浏览等功能，从而实现了卫星移动通讯终端的各项功能。通过这样的技术升级极大的扩展了具有蓝牙通讯的卫星通讯移动终端的使用范围，增加了用户使用的便捷性使之具有了重要的社会意义和实际使用价值，它也必将在今后的卫星移动通讯中得到很好的应用。

Claims (10)

1.带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端，包括壳体；与壳体相连，负责接收、发射和处理通讯信号的核心控制电路；集成于核心控制电路之上、将所接收核心控制电路中相应输出转换为蓝牙范围的无线信号输出、将所接收外部蓝牙无线信号以有线信号形式提供给核心控制电路的蓝牙模块；其特征在于：所述核心控制电路是，包括接收和发射卫星信号的收发天线（1），对天线近端的输出信号和待输出给天线近端的信号进行处理、通过专用接口与收发天线近端相联的通讯模组（2），对通讯模组收发信号进行信息验证并与通讯模组相联的专用SIM卡（3），和与通讯模组相联、并为上述部件提供电源的电源管理控制模块（4）的卫星移动通讯核心控制电路；蓝牙模块（5）是采用扩展窄带信号频谱数字编码技术的蓝牙模块。

2.如权利要求1所述带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端，其特征在于：所述蓝牙模块还采用自带有贴片式板载矩形微带天线（13），天线布设在卫星移动通讯终端外侧， 并与其它相邻元器件及线路保持1±0.5厘米的距离。

3.如权利要求1或2所述带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端，其特征在于：所述蓝牙模块选用贴片式的多层板结构，通过半孔引脚（14）焊接固定，地线单独（点）接地（20），数字地与模拟地分别集中走线。

4.如权利要求1或2所述带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端，其特征在于：所述的蓝牙模块设有对进入模块的电源信号、数据信号进行处理的滤波电路（15）。

5.如权利要求3所述带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端，其特征在于：所述的蓝牙模块设有对进入模块的电源信号、数据信号进行处理的滤波电路（15）。

6.如权利要求1、2或5所述带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端，其特征在于：采用将核心控制电路中的模拟地、数字地与蓝牙模块中的模拟地、数字地各自独立接地，最后汇入一点接地（20）。

7.如权利要求3所述带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端，其特征在于：采用将核心控制电路中的模拟地、数字地与蓝牙模块中的模拟地、数字地各自独立接地，最后汇入一点接地（20）。

8.如权利要求4所述带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端，其特征在于：采用将核心控制电路中的模拟地、数字地与蓝牙模块中的模拟地、数字地各自独立接地，最后汇入一点接地（20）。

9.如权利要求1、2、5、7或8所述带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端，其特征在于：所述蓝牙模块焊接在通讯模组上，外围设有与通讯模组焊接相联、低电阻率材料的封闭屏蔽体（11）。

10.如权利要求3所述带有蓝牙功能的卫星移动通讯终端，其特征在于：采用将核心控制电路中的模拟地、数字地与蓝牙模块焊接在通讯模组上，外围设有与通讯模组焊接相联、低电阻率材料的封闭屏蔽体（11）。

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