專利名稱：2.4GHz無線通訊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通信裝置，具體涉及一種在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用 2.4GHz無線通信的裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)無線技術(shù)在很多應(yīng)用場合具有有線技術(shù)無法或很難取代的優(yōu)勢， 從節(jié)省連接線到改進操作，能有效提高用戶在資產(chǎn)管理、設(shè)備診斷、監(jiān)督 與控制等領(lǐng)域的效率。但是，由于無線信號的特殊性，其通訊距離與數(shù)據(jù) 傳輸成反比，且無線信號的強度和覆蓋率均受到現(xiàn)場情況與天氣的影響， 因此在復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)用無線通訊技術(shù)的效果并不是很理想。
使用2. 4GHz附近的頻段的無線通信方式統(tǒng)稱為2. 4GHz技術(shù)，目前常 用的藍牙、802,11、 802. llb、 802. 11g都工作在2.4GHz的ISM (工業(yè)、 科學(xué)、醫(yī)療)公共頻段，屬于2. 4GHz技術(shù)的重要領(lǐng)域。
在復(fù)雜環(huán)境中使用2. 4GHz無線數(shù)據(jù)通訊，其通訊距離與數(shù)據(jù)傳輸成 反比，且無線信號的強度和覆蓋率均受到現(xiàn)場情況與天氣的影響。因此在 復(fù)雜環(huán)境中使用2. 4GHz無線數(shù)據(jù)通訊方式，需要對局域網(wǎng)標準的選擇、 信號調(diào)制方式以及天線的配置進行詳細的設(shè)計，以滿足無線信號的覆蓋。
迄今為止，IEEE己經(jīng)開發(fā)并制定了 4種IEEE 802. 11無線局域網(wǎng)規(guī) 范IEEE 802.11、 IEEE 802. llb、 IEEE 802. lla、 IEEE 802. llg。所有 的這4種規(guī)范都使用了防數(shù)據(jù)丟失特征的載波檢測多址連接(CDMA/CD)作為路徑共享協(xié)議。
從性能上看，IEEE 802. lib的帶寬為11Mbps，實際傳輸速率在5Mbps 左右，與普通的10Base-T規(guī)格有線局域網(wǎng)持平。作為目前最普及、應(yīng)用 最廣泛的無線標準，IEEE 802.11b的優(yōu)勢不言而喻。技術(shù)的成熟，使得 基于該標準網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的成本得到了很好的控制，而且其無線覆蓋范圍大。 因此，在工業(yè)無線通訊中，大部分的無線通訊產(chǎn)品采用的802. llb標準。
而IEEE 802. llg雖然具備54Mbps的高速傳輸速率，而且具備更優(yōu)秀 的"穿透"能力，能適應(yīng)更加復(fù)雜的使用環(huán)境。但是IEEE 802. llg的信 號比IEEE 802. llb的信號能夠覆蓋的范圍要小的多，用戶可能需要添置 更多的無線接入點才能滿足原有使用面積的信號覆蓋。
2. 4GHz的無線通訊的信號調(diào)制方式采用擴展頻譜(Spread Spectrum) 方式。在這種方式下，數(shù)據(jù)信號的頻譜被擴展成幾倍甚至幾十倍后再被發(fā) 射出去。這一做法固然犧牲了頻帶帶寬，但卻提高了通信系統(tǒng)的抗干擾能 力和安全性。
而擴展頻譜又分為跳頻(Frequency-Hopping Spread Spectrum)與直 接序歹lj展頻(Direct Sequence Spread Spectrum)兩種。
跳頻技術(shù)(Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)在同步、 且同時的情況下，接收兩端以特定型式的窄頻載波來傳送訊號，對于一個 非特定的接受器，F(xiàn)HSS所產(chǎn)生的跳動訊號對它而言，只算是脈沖噪聲。 因此采用此類技術(shù)的產(chǎn)品的發(fā)射功率可以達到500mW而無會對周圍環(huán)境 造成頻率污染，但其數(shù)據(jù)傳輸率較低。
直接序列展頻技術(shù)(Direct Sequence Spread Spectrum; DSSS)是將來代表1或0位，使得原來較 高功率、較窄的頻率變成具有較寬頻的低功率頻率。采用跳頻技術(shù)的產(chǎn)品通信距離可達到24公里(可視)，但是其數(shù)據(jù)傳 輸率只能達到100Kbps。采用直接序列展頻技術(shù)的產(chǎn)品通信距離只能達到8公里，但是其數(shù)據(jù) 傳輸率可達到11Mbps。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種2. 4GHz無線通訊裝置，它可 以只需安裝一個無線調(diào)制解調(diào)器作用為基站，避免出現(xiàn)使用多個基站造成 多個信號覆蓋區(qū)域間的盲區(qū)；同時解決現(xiàn)有2. 4GHz無線網(wǎng)絡(luò)信號傳輸距 離短，信號覆蓋范圍小，在復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)用效果差的缺點。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種2. 4GHz無線通訊裝置， 包括一個直接序列展頻調(diào)制解調(diào)器，所述調(diào)制解調(diào)器與至少兩個功率分配 器相連,至少一個功率分配器連接有至少一套定向天線，另外至少一個功 率分配器連接有至少一套全向天線。本發(fā)明的有益效果在于，通過采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可在復(fù)雜環(huán)境 中使用2.4GHz無線通信技術(shù)；節(jié)省連接線，以及改進操作，有效提高用 戶在資產(chǎn)管理、設(shè)備診斷、監(jiān)督與控制等領(lǐng)域的效率；它可以只需安裝一 個無線調(diào)制解調(diào)器作用為基站，避免出現(xiàn)使用多個基站造成多個信號覆蓋 區(qū)域間的盲區(qū)。同時具有信號傳輸距離遠，信號覆蓋范圍廣，在復(fù)雜環(huán)境 中應(yīng)用效果好的優(yōu)點。優(yōu)選的，前述定向天線可以采用隔柵拋物面天線或旋壓式拋物面天優(yōu)選的，前述全向天線為同軸型全向天線。優(yōu)選的，前述調(diào)制解調(diào)器與功率分配器之間連接有避雷器。 優(yōu)選的，前述定向天線為至少兩套，其中至少一套為隔柵拋物面天線， 至少一套為旋壓式拋物面天線。優(yōu)選的，前述全向天線為至少兩套，兩套全向天線分別位于障礙物兩


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖1是本發(fā)明實施例一的示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例二的示意圖；圖3是本發(fā)明實施例三的示意圖。
具體實施方式
實施例一如圖1所示，此廠區(qū)主體為一個全長1070米的軌道，軌道中間有很多植被，而且軌道有一部分在廠房內(nèi)， 一部分在廠房外。運行在軌道上的 運輸設(shè)備需要把狀態(tài)數(shù)據(jù)通過無線傳輸給總控，并遠程接收總控的控制指 令。在此惡劣的環(huán)境下采用無線通訊，會大大衰弱無線信號的強度，而且軌道直線長度達到500m左右，對全廠區(qū)無線信號的穩(wěn)定性提出了很高的 要求。在如圖1所示的復(fù)雜環(huán)境中，并不能簡單采用全向天線或單向天線的 方式。需要定向天線、全向天線結(jié)合使用。在充分考慮環(huán)境特點的前提下，把基站發(fā)射天線安裝在圖1所示的3個地方。其中隔柵拋物面定向天線1 安裝在廠房內(nèi)軌道邊上一個距離地面3米的支架上，天線中心線與軌道平行，其發(fā)射信號主要覆蓋處于廠房內(nèi)的軌道；旋壓式鋁板拋物面定向天線 2安裝在廠房的房頂上，使其發(fā)射信號能夠在覆蓋廠房外軌道的同時，避 開軌道中間植被的影響；同軸型全向天線3發(fā)射信號主要覆蓋右邊廠房內(nèi) 與右邊的軌道部分。采用此方案，可做到全軌道無線信號覆蓋率100%，而且只需安裝一 個采用直接序列展頻技術(shù)的無線調(diào)制解調(diào)器作用為基站，避免出現(xiàn)使用多 個基站造成多個信號覆蓋區(qū)域間的盲區(qū)。如圖1所示，直接序列展頻調(diào)制解調(diào)器與避雷器相連接，避雷器另一 端與兩個功率分配器相連，其中一個功率分配器連接有一套旋壓式鋁板拋 物面定向天線2和一套同軸型全向天線3，另外一個功率分配器連接有一 套隔柵拋物面全向天線1。調(diào)制解調(diào)器安裝在旋壓式鋁板拋物面天線2附 近。本發(fā)明所述的直接序列展頻調(diào)制解調(diào)器，通過功率分配器連接多套 全向天線與定向天線。功率分配器的個數(shù)可以根據(jù)天線的個數(shù)配置。 接收端天線接收功率計算公式為其中，《一天線接收功率《一調(diào)制解調(diào)器發(fā)射功率(300mW)，約為24.8dB 《一接收天線增益 發(fā)射天線增益路徑損耗運輸設(shè)備上的接收天線采用的是鋼絲天線，其增益為7dBi，考慮到電纜損耗為-3dBi，因此可認為接收天線增益《=7必卜3"說=4必z 圖 1中位置1的路徑損耗為AP = 32.45 + 201g(2夠+ 20 + 201g(0.5) 1 l德圖1中位置2的路徑損耗為AP = 32.45 + 20 lg(2400) + 20 + 20 lg(0.03) 90<iS各發(fā)射天線增益《的計算需要考慮跳線損耗、避雷器損耗、饋線損耗 等因素，具體見下面所列。A^—避雷器插入損耗，0.5dB A^2一功率分配器損耗，4dBAP￡l__7/8"電纜損耗，0. ldB/米 ^^—1/2"電纜損耗，0. 15dB/米 ^^i—跳線損耗，ldB/米 AP2_電纜轉(zhuǎn)接頭損耗，0.5dB 綜合考慮上面的各種損耗，可得到各發(fā)射天線的增益值。(1) 旋壓式鋁板拋物面天線旋壓式鋁板拋物面天線2增益約為24dBi，其與調(diào)制解調(diào)器的連接采用15m的1/2"的饋線，因此其增益為G, =24 —AP廣 -AP￡2xl5 —AP2 =24 — 0.5 — 4 — 0.15x15 — 1 — 0.5 = 15.75^5(2) 隔柵拋物面天線隔柵拋物面天線1增益約為23dBi，其與調(diào)制解調(diào)器的連接采用55m的7/8"的饋線，因此其增益為G, =23-APy_2A^/2—AP￡lx55_A^-AP2 =23 —0.5 —8 —0.1x55 — 1 —0.5 = 7.5必(3)同軸型全向天線同軸型全向天線3增益約為13dBi，其與調(diào)制解調(diào)器的連接采用50m 的7/8"的饋線，因此其增益為G, =13_《—2A^/2—AP￡lx55-A^_AP2 =13 —0.5 —8 —0.1x50 —1 — 0.5 = —2必因此，根據(jù)(1)式可得單使用旋壓式鋁板拋物面天線2時，在圖1中位置1處鋼絲天線的接 收功率為PH 二《+(^+G,-AP-24.8 + 4 + 15.75-114 = -69.45必 (2)單使用隔柵拋物面天線1時，在圖1中位置1處鋼絲天線的接收功率為《2 =《+Gr+G,-AP = 24.8 + 4 + 7.5-114 = -77.7必 ③ 單使用同軸型全向天線3時，在圖1中位置3處鋼絲天線的接收功率為《3 =《+Gr+G,-AP = 24.8 + 4 —2—90 = -63.2必 (4)而調(diào)制解調(diào)器的接收靈敏度最低為-94dBm，因此從(2)、 (3)、 (4) 式可以看出，通過這3個天線，可實現(xiàn)廠房內(nèi)無線信號覆蓋率100%的目 標。實施例二如圖2所示，其環(huán)境類似圖l，但是根據(jù)實際情況，左邊廠房的長度有500米，因此可采用一套增益高的定向天線1發(fā)射的信號覆蓋此區(qū)域， 右邊廠房為正方形結(jié)構(gòu)，在無太大太高的物體阻擋的情況下，可在右邊廠房的中心安裝一套全向天線3做到全范圍覆蓋，基站可安裝在定向天線1附近，減小信號損耗。實施例三如圖3所示的情況，右邊廠房中間有隔斷4，會影響無線信號的覆蓋， 可安裝2套全向天線3，使兩套全向天線3發(fā)射的信號覆蓋不同區(qū)域，做 到全范圍覆蓋。同時，需要根據(jù)情況，調(diào)整基站安裝的位置與天線的增益。在實施例二和實施例三中，調(diào)制解調(diào)器、避雷器、功率分配器之間的 連接方式，以及功率分配器與天線的連接方式與實施例一均相同，在此不 再贅述。
權(quán)利要求
1、一種2.4GHz無線通訊裝置，其特征在于，包括一個直接序列展頻調(diào)制解調(diào)器，所述調(diào)制解調(diào)器與至少兩個功率分配器相連，至少一個功率分配器連接有至少一套定向天線，另外至少一個功率分配器連接有至少一套全向天線。
2、 如權(quán)利要求l所述的2.4GHz無線通訊裝置，其特征在于，所述 定向天線可以采用隔柵拋物面天線或旋壓式拋物面天線。
3、 如權(quán)利要求2所述的2.4GHz無線通訊裝置，其特征在于，所述 全向天線為同軸型全向天線。
4、 如權(quán)利要求3所述的2.4GHz無線通訊裝置，其特征在于，所述 調(diào)制解調(diào)器與功率分配器之間連接有避雷器。
5、 如權(quán)利要求4所述的2.4GHz無線通訊裝置，其特征在于，所述 定向天線為至少兩套，其中至少一套為隔柵拋物面天線，至少一套為旋壓 式拋物面天線。
6、 如權(quán)利要求4所述的2.4GHz無線通訊裝置，其特征在于，所述 全向天線為至少兩套，所述全向天線分別位于障礙物兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種2.4GHz無線通訊裝置，具體涉及一種在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用2.4GHz無線通信的裝置。本發(fā)明包括一個直接序列展頻調(diào)制解調(diào)器，所述調(diào)制解調(diào)器與至少兩個功率分配器相連，至少一個功率分配器連接有至少一套定向天線，另外至少一個功率分配器連接有至少一套全向天線。通過采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可在復(fù)雜環(huán)境中使用2.4GHz無線通信技術(shù)；它可以只需安裝一個無線調(diào)制解調(diào)器作用為基站，避免出現(xiàn)使用多個基站造成多個信號覆蓋區(qū)域間的盲區(qū)。同時具有信號傳輸距離遠，信號覆蓋范圍廣，在復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)用效果好的優(yōu)點。
文檔編號H04B1/707GK101552678SQ20081004320
公開日2009年10月7日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者宋世民, 亮 滕, 連井濤, 欣 陳 申請人:上海寶信軟件股份有限公司