專利名稱：一種井下跳頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種井下跳頻器的發(fā)射機和接收機，屬于跳頻通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
跳頻器是井下定位通信系統(tǒng)的重要組成部分，并直接影響井下定位通信系統(tǒng)的性能。礦井下通信在當(dāng)今世界依然是難題，因井下人員相對集中，慢速跳頻不能滿足對信息的采集。在現(xiàn)有的跳頻器技術(shù)中，JTIDS系統(tǒng)是一種比較先進的技術(shù)，但其實現(xiàn)方案是嚴(yán)格保密的。目前比較實用的跳頻系統(tǒng)成熟方案存在跳速相對較慢或頻點數(shù)較少，或者設(shè)計跳速遠(yuǎn)高于Ik跳/秒的實驗方案，但尚未投入實用或不夠成熟完善。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了提供一種能為礦井下定位通信系統(tǒng)提供可靠、快速信息采集，且能夠提高抗干擾能力和信道利用率的井下跳頻器，該井下跳頻器包括發(fā)射機和接收機，所述發(fā)射機包括發(fā)射低頻生成單元，用于根據(jù)發(fā)射本地時鐘提供的頻率為20MHz的信號生成頻率范圍為IOMHz 27MHz的低跳頻頻信號；發(fā)射混頻單元，用于將低頻生成單元生成的所述低頻調(diào)頻信號與發(fā)射本振時鐘提供的頻率為400MHz的信號合成高頻信號，并發(fā)送。所述接收機包括第一接收混頻單元，用于將接收高頻信號與接收本振時鐘提供的頻率為410. 7MHz 的信號合成低頻信號；接收低頻生成單元，用于根據(jù)接收本地時鐘提供的頻率為20MHz的信號生成頻率范圍為IOMHz 27MHz的低頻跳頻信號；第二接收混頻單元，用于將第一接收混頻單元合成的所述低頻信號與接收低頻生成單元生成的所述低頻調(diào)頻信號合成解跳頻信號。本實用新型具有以下有益效果通過低頻混合與高頻解跳獲得的跳頻速度較高， 在總有效帶寬一定情況下，可設(shè)置更多跳頻頻點，使得無線數(shù)據(jù)采集速度較快，通信的可靠性較強，有利于系統(tǒng)對信息的快速采集，并提高抗干擾能力和信道利用率。

圖1是本實用新型的具體實施方式
提供的井下跳頻器的發(fā)射機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的具體實施方式
提供的井下跳頻器的接收機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的具體實施方式
提供的AD9%4芯片的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型的具體實施方式
提供的NCO結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖5是本實用新型的具體實施方式
提供的基于NCO的一路正交解調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖6是本實用新型的具體實施方式
提供的兩路正交解調(diào)器原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型的具體實施方式
提供了一種井下跳頻器的發(fā)射機和接收機，相應(yīng)的發(fā)射機包括發(fā)射低頻生成單元和發(fā)射混頻單元，發(fā)射低頻生成單元用于根據(jù)發(fā)射本地時鐘提供的頻率為20MHz的信號生成頻率范圍為IOMHz 27MHz的低跳頻頻信號；發(fā)射混頻單元用于將低頻生成單元生成的所述低頻調(diào)頻信號與發(fā)射本振時鐘提供的頻率為400MHz的信號合成高頻信號，并發(fā)送。相應(yīng)的接收機包括第一接收混頻單元、接收低頻生成單元和第二接收混頻單元，第一接收混頻單元用于將接收高頻信號與接收本振時鐘提供的頻率為 410. 7MHz的信號合成低頻信號；接收低頻生成單元用于根據(jù)接收本地時鐘提供的頻率為 20MHz的信號生成頻率范圍為IOMHz 27MHz的低頻跳頻信號；第二接收混頻單元用于將第一接收混頻單元合成的所述低頻信號與接收低頻生成單元生成的所述低頻調(diào)頻信號合成解跳頻信號。為了更清楚的說明該技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附圖進行說明，如圖1所示，相應(yīng)的發(fā)射機可以包括發(fā)射低頻生成單元11，用于根據(jù)發(fā)射本地時鐘提供的頻率為20MHz的信號生成頻率范圍為IOMHz 27MHz的低跳頻頻信號；發(fā)射混頻單元12，用于將低頻生成單元11生成的所述低頻調(diào)頻信號與發(fā)射本振時鐘提供的頻率為400MHz的信號合成高頻信號，并發(fā)送。如圖2所示，相應(yīng)的接收機可以包括第一接收混頻單元21，用于將接收高頻信號與接收本振時鐘提供的頻率為 410. 7MHz的信號合成低頻信號；接收低頻生成單元22，用于根據(jù)接收本地時鐘提供的頻率為20MHz的信號生成頻率范圍為IOMHz 27MHz的低頻跳頻信號；第二接收混頻單元23，用于將第一接收混頻單元21合成的所述低頻信號與接收低頻生成單元22生成的所述低頻調(diào)頻信號合成解跳頻信號。具體的，在發(fā)射機一端，相應(yīng)的發(fā)射低頻生成單元11可采用如圖3所示的直接數(shù)字合成芯片(AD99M芯片)，在實際使用中AD99M芯片作為直接式數(shù)字頻合器，由于其最大輸出頻率受奈斯特抽樣定理限制，有fmax =仁/2，其中，fmax為輸出頻率，fr參考時鐘頻率， 而在實際工程中，fmax = ;Χ40%。因此AD99M芯片所能達到的最大參考頻率為400MHz， 理論上最大輸出頻率為200MHz，而實際輸出頻率一般不能超過160MHz。由于AD99M芯片內(nèi)含振蕩電路，第11管腳電壓為高，使能內(nèi)部振蕩電路；也可以通過管腳8和9之間接入一個 20MHz外部時鐘信號，提供一個較低頻率的外部參考時鐘，該外部參考時鐘可被內(nèi)部鎖相環(huán)支路倍頻，以產(chǎn)生一個最高為400MHz系統(tǒng)時鐘。AD99M芯片的串口是同步串行通信口，易于和微處理器相連，且兼容大多數(shù)的同步傳輸格式，可支持SPI協(xié)議和htel 8051 SSR協(xié)議。相應(yīng)的接收低頻生成單元22可采用現(xiàn)有的模擬混頻器，以實現(xiàn)將低頻生成單元11生成的所述低頻調(diào)頻信號與發(fā)射本振時鐘提供的頻率為400MHz的信號合成高頻信號，并向接收機發(fā)送所述高頻信號。進一步地，在發(fā)射機一端還可以包括一個發(fā)射濾波器13，用于將所述高頻信號中的頻率值小于373MHz以及大于390MHz的信號濾除，以獲得傳遞的可靠性更高、抗干擾能力更強的發(fā)射信號。在接收機一端，由于跳頻系統(tǒng)中的載波頻率是不斷跳變的，因而存在隨機相位。本實施方式采用FSK調(diào)制方式的改進型MSK調(diào)制方式，在直接數(shù)字合成芯片中直接實現(xiàn)，MSK 解調(diào)原理和方式與FSK相同。通過正交NCO實現(xiàn)MSK解調(diào)，NCO由相位累加器和查找表構(gòu)成， 結(jié)構(gòu)如圖4所示，基于NCO的正交解調(diào)器如圖5所示。該跳頻器由于采用MSK調(diào)制解調(diào)方式，每個通道上有兩個頻點Vf1，故需要兩路如圖6所示的正交解調(diào)器，比較< 二義+Zo2e 和代2 二/；〗+/&的相對大小進行解調(diào)。兩路正交解調(diào)器電路是在FPGA中實現(xiàn)的，其結(jié)果的抽樣判決是在DSP中通過軟件實現(xiàn)。相應(yīng)的第一接收混頻單元21用于將接收高頻信號與接收本振時鐘提供的頻率為410. 7MHz的信號合成低頻信號；相應(yīng)的接收低頻生成單元22也可以采用AD9%4芯片，用于根據(jù)接收本地時鐘提供的頻率為20MHz的信號生成頻率范圍為 IOMHz 27MHz的低頻跳頻信號；相應(yīng)的第二接收混頻單元23用于將第一接收混頻單元21 合成的所述低頻信號與接收低頻生成單元22生成的所述低頻調(diào)頻信號合成解跳頻信號。進一步地，在接收機一端還可以包括第一接收濾波器M和第二接收濾波器25，第一接收濾波器M用于將所述低頻信號中頻率值小于27. 7MHz以及大于37. 7MHz的信號濾除；第二接收濾波器25用于將所述解跳頻信號中頻率值不等于10. 7MHz的信號濾除，以獲得傳遞的可靠性更高、抗干擾能力更強的發(fā)射信號。采用本具體實施方式
提供的技術(shù)方案，通過低頻混合與高頻解跳獲得的跳頻速度較高，在總有效帶寬一定情況下，可設(shè)置更多跳頻頻點，使得無線數(shù)據(jù)采集速度較快，通信的可靠性較強，有利于系統(tǒng)對信息的快速采集，并提高抗干擾能力和信道利用率。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種井下跳頻器的發(fā)射機，其特征在于，包括發(fā)射低頻生成單元，用于根據(jù)發(fā)射本地時鐘提供的頻率為20MHZ的信號生成頻率范圍為IOMHz 27MHz的低跳頻頻信號；發(fā)射混頻單元，用于將低頻生成單元生成的所述低頻調(diào)頻信號與發(fā)射本振時鐘提供的頻率為400MHz的信號合成高頻信號，并發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其特征在于，該發(fā)射機還包括發(fā)射濾波器，用于將所述高頻信號中的頻率值小于373MHz以及大于390MHz的信號濾除。
3.一種井下跳頻器的接收機，其特征在于，包括第一接收混頻單元，用于將接收高頻信號與接收本振時鐘提供的頻率為410. 7MHz的信號合成低頻信號；接收低頻生成單元，用于根據(jù)接收本地時鐘提供的頻率為20MHz的信號生成頻率范圍為IOMHz 27MHz的低頻跳頻信號；第二接收混頻單元，用于將第一接收混頻單元合成的所述低頻信號與接收低頻生成單元生成的所述低頻調(diào)頻信號合成解跳頻信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收機，其特征在于，該接收機還包括第一接收濾波器，用于將所述低頻信號中頻率值小于27. 7MHz以及大于37. 7MHz的信號濾除。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收機，其特征在于，該接收機還包括第二接收濾波器，用于將所述解跳頻信號中頻率值不等于10. 7MHz的信號濾除。
專利摘要本實用新型提供了一種井下跳頻器，屬于跳頻通信技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型的發(fā)射機包括發(fā)射低頻生成單元，用于根據(jù)發(fā)射本地時鐘提供的信號生成低跳頻頻信號；發(fā)射混頻單元，用于將低頻生成單元生成的所述低頻調(diào)頻信號與發(fā)射本振時鐘提供的信號合成高頻信號，并發(fā)送。接收機包括第一接收混頻單元，用于將接收高頻信號與接收本振時鐘提供的信號合成低頻信號；接收低頻生成單元，用于根據(jù)接收本地時鐘提供的信號生成低頻跳頻信號；第二接收混頻單元，用于將第一接收混頻單元合成的所述低頻信號與接收低頻生成單元生成的所述低頻調(diào)頻信號合成解跳頻信號。本實用新型的通信可靠性較強，有利于系統(tǒng)對信息的快速采集，并提高抗干擾能力和信道利用率。
文檔編號H04L27/12GK202014245SQ20112011727
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者喬付, 何鳴, 劉忠艷 申請人:喬付