一種60GHz毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種60GHz毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，包括：無線收發(fā)芯片、中頻信號(hào)處理電路、微控制器和單信道ZigBee通信前端；所述無線收發(fā)芯片接收來自所述中頻信號(hào)處理電路的中頻信號(hào)；所述無線收發(fā)芯片設(shè)有TxI+、TxI-、TxQ+、TxQ-中頻信號(hào)輸入通道，無線收發(fā)芯片還設(shè)有RxI+、RxI-、RxQ+、和RxQ-毫米波中頻信號(hào)IQ輸出通道；所述單信道ZigBee通信前端接收數(shù)據(jù)并傳送給所述微控制器，所述微控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過所述中頻信號(hào)處理電路傳送給所述無線收發(fā)芯片。通過上述方式，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)和60G毫米波之間的連接轉(zhuǎn)換，可以使無線傳感網(wǎng)絡(luò)接入帶寬高、保密性好的毫米波網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)了工業(yè)數(shù)據(jù)通信的要求。
【專利說明】—種60GHz毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)領(lǐng)域，特別是涉及一種60GHz毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有部署靈活、維護(hù)方便、可自組網(wǎng)和擴(kuò)展靈活等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中逐步應(yīng)用。另一方面，無線傳感網(wǎng)絡(luò)一般是低成本、低速網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用過程中，需要接入上層骨干網(wǎng)絡(luò)。在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，主流的上層網(wǎng)絡(luò)包括以太網(wǎng)、WiFi等。其中，以太網(wǎng)為有線網(wǎng)絡(luò)；WiFi工作在ISM頻段，同頻干擾情況下難以滿足工業(yè)數(shù)據(jù)通信可靠性等方面安全。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種60GHz毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)和60G毫米波之間的連接轉(zhuǎn)換，可以使無線傳感網(wǎng)絡(luò)接入帶寬高、保密性好的毫米波網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)了工業(yè)數(shù)據(jù)通信的要求。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種60GHz毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，包括:無線收發(fā)芯片、中頻信號(hào)處理電路、微控制器和單信道ZigBee通信前端；所述無線收發(fā)芯片接收來自所述中頻信號(hào)處理電路的中頻信號(hào)；所述無線收發(fā)芯片設(shè)有Txl+、Tx1-, TxQ+, TxQ-中頻信號(hào)輸入通道，無線收發(fā)芯片還設(shè)有Rxl+、Rxl_、RxQ+、和RxQ-毫米波中頻信號(hào)IQ輸出通道；所述單信道ZigBee通信前端接收數(shù)據(jù)并傳送給所述微控制器，所述微控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過所述中頻信號(hào)處理電路傳送給所述無線收發(fā)芯片。
[0005]優(yōu)選的是，所述中頻信號(hào)處理電路包括混合信號(hào)前端芯片、上變頻芯片和下變頻芯片；所述混合信號(hào)前端芯片上設(shè)有 L0UT+A、L0UT-A、L0UT+B、L0UT-B、VIN+A、VIN-A、VIN+B和VIN-B接口 ；所述LOUT+A、LOUT-A, L0UT+B和LOUT-B的信號(hào)通過所述無線收發(fā)芯片的Txl+、Txl-、TxQ+, TxQ-中頻信號(hào)輸入通道進(jìn)入所述無線收發(fā)芯片中并調(diào)制到60G頻段；所述無線收發(fā)芯片的Rxl+、Rxl-、RxQ+、和RxQ-毫米波中頻信號(hào)IQ輸出通道與所述L0UT+A、LOUT-A, LOUT+B、LOUT-B連接；所述無線收發(fā)芯片發(fā)出的中頻信號(hào)經(jīng)過所述中頻信號(hào)處理電路的采樣和下變頻處理后，傳送到所述微控制器進(jìn)行基帶處理，完成中頻到基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換。
[0006]優(yōu)選的是，所述微控制器作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的主控制器；所述微控制器上設(shè)有PTA端口、PTB端口、PTC端口和外部中斷出入端口 ；所述微控制器通過PTB端口將基帶信號(hào)送到所述中頻信號(hào)處理電路進(jìn)行上變頻處理。
[0007]優(yōu)選的是，所述單信道ZigBee通信前端設(shè)有PTA.0和PTB.0 口 ；所述單信道ZigBee通信前端通過PTA.0與所述微控制器的PTC端口并行連接，所述單信道ZigBee通信前端的PTB.0作為中斷申請(qǐng)信號(hào)連接到所述微控制器的外部中斷出入端口。
[0008]優(yōu)選的是，信號(hào)通過所述微控制器的PTA端口傳送到微控制器，并通過微控制器的PTB端口發(fā)送到所述單信道ZigBee通信前端。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明可以滿足工業(yè)以太網(wǎng)高帶寬、高保密型無線連接的需要，適應(yīng)了工業(yè)數(shù)據(jù)通信的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明一種60GHz毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是所示一種60GHz毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的中頻信號(hào)處理電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、無線收發(fā)芯片；2、中頻信號(hào)處理電路；3、微控制器；4、單信道ZigBee通信前端；5、混合信號(hào)前端芯片；6、上變頻芯片；7、下變頻芯片。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0012]請(qǐng)參閱圖1和圖2，本發(fā)明實(shí)施例包括:
一種60GHz毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，系統(tǒng)以32位微控制器MCF52233為核心，包括:無線收發(fā)芯片1、中頻信號(hào)處理電路2、微控制器3和15個(gè)單信道ZigBee通信前端
4；ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)定，底層是采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體存取層與實(shí)體層，要特色有低速、低耗電、低成本、支援大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、支援多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、低?fù)雜度、快速、可靠、安全；無線收發(fā)芯片采用MKR-V-TXRX，工作在60GHz毫米波頻段，覆蓋 57-66GGHz，兼容 WiGigl.UIEEE802.15.3c 和 IEEE 802.1lad ;所述無線收發(fā)芯片 I 接收來自所述中頻信號(hào)處理電路2的中頻信號(hào)；所述無線收發(fā)芯片I設(shè)有Txl+、Txl-、TxQ+,TxQ-中頻信號(hào)輸入通道，無線收發(fā)芯片I還設(shè)有RxI+、Rx1-、RxQ+、和RxQ-毫米波中頻信號(hào)IQ輸出通道；所述單信道ZigBee通信前端4接收數(shù)據(jù)并傳送給所述微控制器3，所述微控制器3對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過所述中頻信號(hào)處理電路2傳送給所述無線收發(fā)芯片I ;類似的，毫米波信號(hào)通過所述微控制器的PTA端口傳送到微控制器3，并通過微控制器3的PTB端口發(fā)送到所述單信道ZigBee通信前端4。
[0013]所述中頻信號(hào)處理電路2包括混合信號(hào)前端芯片5、上變頻芯片6和下變頻芯片7 ;混合信號(hào)前端芯片采用AD9862、上變頻芯片采用AD6622和下變頻芯片采用AD6620 ；所述混合信號(hào)前端芯片 5 上設(shè)有 LOUT+A、LOUT-A, LOUT+B、LOUT-B, VIN+A、VIN-A、VIN+B和VIN-B接口 ；所述LOUT+A、LOUT-A, L0UT+B和LOUT-B的信號(hào)通過所述無線收發(fā)芯片I的Txl+、Txl-、TxQ+, TxQ-中頻信號(hào)輸入通道進(jìn)入所述無線收發(fā)芯片I中并調(diào)制到60G頻段；所述無線收發(fā)芯片I的Rxl+、Rxl-、RxQ+、和RxQ-毫米波中頻信號(hào)IQ輸出通道與所述LOUT+A、LOUT-A, LOUT+B、LOUT-B連接；所述無線收發(fā)芯片發(fā)出的中頻信號(hào)經(jīng)過所述中頻信號(hào)處理電路的采樣和下變頻處理后，傳送到所述微控制器進(jìn)行基帶處理，完成中頻到基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換。
[0014]所述微控制器3采用MCF52233控制器芯片，所述微控制器3作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的主控制器，也作為所有其他芯片的控制芯片；所述微控制器3上設(shè)有PTA端口、PTB端口、PTC端口和外部中斷出入端口 ；所述微控制器3通過PTB端口將基帶信號(hào)送到所述中頻信號(hào)處理電路2進(jìn)行上變頻處理。
[0015]所述單信道ZigBee通信前端4設(shè)有PTA.0和PTB.0 口 ；所述單信道ZigBee通信前端4通過PTA.0與所述微控制器3的PTC端口并行連接，所述單信道ZigBee通信前端4的PTB.0作為中斷申請(qǐng)信號(hào)連接到所述微控制器3的外部中斷出入端口。
[0016]無線傳感網(wǎng)絡(luò)是低成本、低速網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用過程中，需要接入上層骨干網(wǎng)絡(luò)。60GHz毫米波已經(jīng)成為工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)的重要選項(xiàng)，60GHz毫米波通信具有高帶寬、通信保密性好等諸多特點(diǎn)。隨著毫米集成電路的快速發(fā)展，該類通信技術(shù)性價(jià)比不斷提高。設(shè)計(jì)一種60G毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，可以滿足工業(yè)以太網(wǎng)高帶寬、高保密型無線連接的需要，適應(yīng)了工業(yè)數(shù)據(jù)通信的要求，將為工業(yè)以太網(wǎng)的進(jìn)一步應(yīng)用拓展空間。
[0017]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種60(--毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，包括:無線收發(fā)芯片、中頻信號(hào)處理電路、微控制器和單信道21^66通信前端；所述無線收發(fā)芯片接收來自所述中頻信號(hào)處理電路的中頻信號(hào)；所述無線收發(fā)芯片設(shè)有1x1—、1x1-、1成—、1x0-中頻信號(hào)輸入通道，無線收發(fā)芯片還設(shè)有取1十、取1-、取針、和毫米波中頻信號(hào)輸出通道；所述單信道21^66通信前端接收數(shù)據(jù)并傳送給所述微控制器，所述微控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過所述中頻信號(hào)處理電路傳送給所述無線收發(fā)芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種60(--毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，其特征在于:所述中頻信號(hào)處理電路包括混合信號(hào)前端芯片、上變頻芯片和下變頻芯片；所述混合信號(hào)前端芯片上設(shè)有 八、10^1+8,乂爪-八、71^+8 和 7爪-8 接口；所述[0^1+八、10爪-八、10^1+8和11^1-8的信號(hào)通過所述無線收發(fā)芯片的七1十、1x1-、七針、丁XV中頻信號(hào)輸入通道進(jìn)入所述無線收發(fā)芯片中并調(diào)制到60(}頻段；所述無線收發(fā)芯片的尺^1十、取1-、取針、和毫米波中頻信號(hào)輸出通道與所述八、八、11)爪+8、[011-8連接；所述無線收發(fā)芯片發(fā)出的中頻信號(hào)經(jīng)過所述中頻信號(hào)處理電路的采樣和下變頻處理后，傳送到所述微控制器進(jìn)行基帶處理，完成中頻到基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種60(--毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，其特征在于:所述微控制器作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的主控制器；所述微控制器上設(shè)有？1八端口、？18端口、？扣端口和外部中斷出入端口；所述微控制器通過？18端口將基帶信號(hào)送到所述中頻信號(hào)處理電路進(jìn)行上變頻處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種60(--毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，其特征在于:所述單信道21^66通信前端設(shè)有0和918.0 口 ；所述單信道21^66通信前端通過？1八.0與所述微控制器的端口并行連接，所述單信道21曲66通信前端的918.0作為中斷申請(qǐng)信號(hào)連接到所述微控制器的外部中斷出入端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種60(--毫米波工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，其特征在于:信號(hào)通過所述微控制器的？從端口傳送到微控制器，并通過微控制器的？18端口發(fā)送到所述單信道21^66通信前端。
【文檔編號(hào)】H04W88/16GK104349516SQ201410588201
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】劉科 申請(qǐng)人:蘇州市職業(yè)大學(xué)