PL204897B1 - Układ wejściowy dla zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ wejściowy dla zespołu bloku nadawczego wielkiej częstotliwości w zasilanym bateryjnie urządzeniu do transmisji sygnałów danych.

Urządzeniami zasilanymi bateryjnie są na przykład urządzenia do pomiaru zużycia, które nadają cykliczne sygnały o konkretnym stanie zużycia dla celów rozliczeniowych, odbierane na zewnątrz budynku lub pomieszczenia, w którym występuje zużycie. Takie liczniki zużycia mogą służyć do określania zużycia zmierzonego przez liczniki do wody lub liczniki ciepła przy grzejnikach lub liczniki przepływu. Urządzenia mierzące zużycie powinny mieć niewielkie wymiary i nie wymagać konserwacji przez wiele lat. W przypadku eksploatacji takich urządzeń udostępnione są, na przykład w USA, częstotliwości 433 MHz, 868 MHz i 915 MHz.

Znane są urządzenia wielkiej częstotliwości, na przykład Nadajnik ASK/FSK868/433 MHz TDA5100 lub TDA 5102 (wersja USA), bądź rodzina TDA51xx firmy Infuneon Technologys AG. Znane są podobne urządzenia również innych wytwórców. W typowych układach zespołu nadawczego z jednym generatorem odniesienia, prędkość przenoszonych danych jest ograniczona do około 20 kchip/s (kilochipów na sekundę). Jest to niekorzystne, ponieważ im mniejsza jest prędkość transmisji danych, tym dłuższe są telegramy z danymi, w wyniku tego zwiększa się pobór prądu przy nadawaniu takiego telegramu. Zwiększenie poboru prądu jest niekorzystne, jako że urządzenie bateryjne powinno pracować latami bez konieczności wymiany baterii, lub ładowania.

Istotą układu wejściowego dla zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości w zasilanym bateryjnie urządzeniu do transmisji sygnałów danych, według wynalazku jest to, że między generatorem odniesienia a zespołem nadawczym wielkiej częstotliwości (1) włączony jest ogranicznik amplitudy i filtr pasmowy, przy czym częstotliwość podstawowa generatora modulowana jest cyfrowym sygnałem danych, a prędkość transmisji danych jest większa od 20 kilochipów na sekundę.

Korzystnie ogranicznik amplitudy redukuje amplitudę modulowanego częstotliwościowo sygnału odniesienia do +/-600 mV.

Korzystnie filtr pasmowy ogranicza pasmo modulowanego częstotliwościowo sygnału danych do około 500 kHz.

Korzystnie cyfrowy sygnał danych, przez filtr wstępny, zostaje podany do generatora odniesienia, który ogranicza nachylenie zboczy sygnału danych.

Korzystnie do generatora odniesienia za pośrednictwem diody pojemnościowej dołączone jest urządzenie modulacyjne, które pracuje z diodą pojemnościową.

Korzystnie generator odniesienia jest generatorem Colpittsa.

Korzystnie częstotliwość podstawowa generatora odniesienia jest mniejsza od częstotliwości nadawania zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości.

Korzystnie częstotliwość podstawowa generatora odniesienia wynosi 6,788 MHz.

Korzystnie częstotliwość nadawania zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości wynosi

868,95MHz.

Korzystnie prędkość transmisji danych wynosi od 50 do 120 kilochipów na sekundę, w szczególności 100 kilochipów na sekundę.

Korzystnie zespół nadawczy wielkiej częstotliwości i generator odniesienia są cyklicznie włączane i wyłączane.

Korzystnie zespół nadawczy wielkiej częstotliwości i generator odniesienia, są włączane co 4s na przeciąg 4 ms.

Zaletą rozwiązania wynalazku jest bardzo duża prędkości transmisji danych, co pozwala na zmniejszenie poboru prądu.

Dzięki dużej prędkości transmisji danych osiąga się to, że telegramy z danymi, zawierające identyfikator i stan licznika, trwają bardzo krótko, a ich nadanie powoduje odpowiednio niewielkie zużycie prądu baterii. Dla zagwarantowania, że pomimo dużej prędkości transmisji zespół nadawczy wielkiej częstotliwości pracuje niezawodnie, ogranicza się amplitudę modulowanego sygnału danych. Dzięki temu zostają zredukowane piki napięciowe i wahania napięcia. Filtr pasmowy eliminuje możliwość przedostawania się zakłócających harmonicznych i pulsujących sygnałów modulowanych do zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości.

W przypadku, gdy sygnał danych zostaje podany przez filtr wstępny do generatora odniesienia, który ogranicza nachylenie zboczy sygnału danych, to dzięki ograniczeniu stromości zboczy następuje tłumienie harmonicznych cyfrowych sygnałów danych już przed generatorem odniesienia.

PL 204 897 B1

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości z układem wejściowym, zaś fig. 2 - wykresy napięć, przy czym fig. 2a przedstawia część cyfrowego sygnału danych, fig. 2b - ten sygnał po filtracji wstępnej, fig. 2c - modulowany częstotliwościowo sygnał odniesienia, fig. 2d - sygnał odniesienia po ograniczeniu amplitudy, a fig. 2e - sygnał po ograniczeniu pasma.

Zespół nadawczy wielkiej częstotliwości 1 jest wspomnianym na wstępie układem TDA5100, na którego wejściu 10 włączony jest układ wejściowy 2 a na wyjściu 14 włączony jest układ wyjściowy 3 ze wzmacniaczem antenowym 4.

Układ wejściowy 2 zawiera generator odniesienia 5, który zbudowany jest jako generator Colpittsa. Pracuje on z częstotliwością podstawową wynoszącą 6.788 MHz. Do jego rezonatora kwarcowego 6 dołączone jest urządzenie modulacyjne 7, które pracuje z diodą pojemnościową. Do niej przez filtr wstępny 8 doprowadzony jest cyfrowy sygnał danych (fig. 2a), na przykład z mikrokontrolera, który wytwarza go z wartości mierzonej.

Na wyjściu generatora 5 odniesienia za pośrednictwem ogniwa sprzęgającego włączony jest ogranicznik 11 amplitudy z dwiema diodami. Między ogranicznikiem 11 amplitudy a wejściem 10 za pośrednictwem innych ogniw sprzęgających 12, 13 włączony jest filtr pasmowy 15.

Sygnał danych jest sygnałem binarnym z kodowaniem typu 3 z 6. Jego prędkość transmisji danych wynosi 100 kchip/s. Fig. 2a przedstawia tylko pewną część sygnału danych.

Filtr wstępny 8 ogranicza stromość zboczy cyfrowych sygnałów danych (fig. 2b). Przefiltrowanym sygnałem danych częstotliwość podstawowa, na przykład 6,788 MHz generatora odniesienia 5 jest modulowana w ten sposób, że przy poziomie H napięcia sygnału danych częstotliwość jest wyższa, niż przy poziomie L sygnału danych ( fig. 2c). Na ten modulowany sygnał nałożone są jeszcze piki napięciowe i harmoniczne. Dla stłumienia pików napięciowych, ogranicznik amplitudy 11 redukuje amplitudę modulowanego częstotliwościowo sygnału odniesienia, na przykład do +/- 300 do 600 mV (fig. 2d).

Filtr pasmowy 15, złożony z jednej cewki i jednego kondensatora, ogranicza pasmo modulowanego sygnału odniesienia, dla stłumienia harmonicznych i pulsacji przed wejściem 10 zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości 1. Filtr pasmowy 15 ogranicza pasmo do około 500 kHz wokół częstotliwości podstawowej wynoszącej 6,788 MHz (fig. 2e). W ten sposób modulowany sygnał odniesienia jest wygładzony tak, że mimo dużej prędkości transmisji może być przetwarzany bez zakłóceń.

Zespół nadawczy wielkiej częstotliwości 1 pracuje z częstotliwością nośną 868,95 MHz. Ta częstotliwość nośna jest 128 razy wyższa od częstotliwości podstawowej generatora 5 odniesienia. W zespole nadawczym wielkiej częstotliwości 1 stosowany jest dzielnik z pętlą synchronizacji fazowej (PLL) o współczynniku dzielenia wynoszącym 128. W zespole nadawczym wielkiej częstotliwości 1 częstotliwość wewnętrzna wynosząca 868,95 MHz jest w dzielniku obniżana do częstotliwości podstawowej 6,788 MHz generatora odniesienia 5, a następnie jest porównywana z występującym na wejściu 10 modulowanym częstotliwościowo sygnałem odniesienia. Odpowiednio do wyniku porównania odbywa się regulacja częstotliwości nadawania wynoszącej 868,95 MHz, tak że na wyjściu 14, a tym samym w antenie nadawczej 4 występuje modulowany sygnał nadawczy odpowiednio do oryginalnych sygnałów danych (fig. 2a) modulowanego sygnału nadawanego.

Dla zaoszczędzenia prądu, zespół nadawczy wielkiej częstotliwości 1 i generator odniesienia 5, nie są włączone ciągle, lecz tylko włączane są cyklicznie przez mikrokontroler. Na przykład włączanie odbywa się w za pośrednictwem przewodów włączających 16 na 4 ms co 4 s. Nadawanie sygnału danych odbywa się tylko w tych wąskich oknach czasowych. Okazało się, że te krótkie wartości czasu nadawania wystarczają do nadania stanów licznika w taki sposób, że mogą być odbierane w samochodzie zaopatrzonym w odpowiedni odbiornik.

Claims (12)

1. Układ wejściowy dla zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości w zasilanym bateryjnie urządzeniu do transmisji sygnałów danych, przy czym do jednego z wejść zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości jest dołączony generator odniesienia, znamienny tym, że między generatorem (5) odniesienia a zespołem nadawczym wielkiej częstotliwości (1) włączony jest ogranicznik amplitudy (11) i filtr pasmowy (15), przy czym częstotliwość podstawowa generatora (5) modulowana jest cyfrowym sygnałem danych, a prędkość transmisji danych jest większa od 20 kilochipów na sekundę.

PL 204 897 B1

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ogranicznik amplitudy (11) redukuje amplitudę modulowanego częstotliwościowo sygnału odniesienia do +/-60 0 mV.

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że filtr pasmowy (15) ogranicza pasmo modulowanego częstotliwościowo sygnału danych do około 500 kHz.

4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że cyfrowy sygnał danych, przez filtr wstępny (8), zostaje podany do generatora (5) odniesienia, który ogranicza nachylenie zboczy sygnału danych.

5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że do generatora (5) odniesienia za pośrednictwem diody pojemnościowej dołączone jest urządzenie modulacyjne (7), które pracuje z diodą pojemnościową.

6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że generator odniesienia (5) jest generatorem Colpittsa.

7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że częstotliwość podstawowa generatora (5) odniesienia jest mniejsza od częstotliwości nadawania zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości (1).

8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że częstotliwość podstawowa generatora (5) odniesienia wynosi 6,788 MHz.

9. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że częstotliwość nadawania zespołu nadawczego wielkiej częstotliwości (1) wynosi 868,95MHz.

10. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że prędkość transmisji danych wynosi od 50 do 120 kilochipów na sekundę, w szczególności 100 kilochipów na sekundę.

11. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół nadawczy wielkiej częstotliwości (1) i generator (5) odniesienia są cyklicznie włączane i wyłączane.

12. Układ według zastrz. 11, znamienny tym, że zespół nadawczy wielkiej częstotliwości (1) i generator (5) odniesienia, są włączane co 4s na przeciąg 4 ms.