[发明专利]一种基于WIA‑PA协议的选频装置和方法

说明书

技术领域

本发明属工业物联网领域，具体地说是一种应用于工业控制系统中的WIA-PA抗干扰装置和方法。

背景技术

WIA-PA工业无线网络应用2.4GHz自由免费频段，在2.4GHz自由频段中存在WLAN、蓝牙设备等，使WIA-PA无线设备受到严重的干扰，尤其是WLAN干扰最为严重，目前三大运营商已经将WLAN进行规模商用，为了保证下载速度，必须保证信号强度，目前室外WLAN基站射频发射功率一般为2W，另外私有的无线路由、井口监控无线摄像头对WIA-PA的干扰也不可忽略，造成WIA-PA设备的接收灵敏度下降，数据传输不稳定。

发明内容

本发明目的是克服对现有WIA-PA接收芯片抗干扰能力的不足之处，解决与2.4GHz自由频段其它网络共存问题的装置和方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于WIA-PA协议的选频装置，包括顺序连接的双路锁相环单元、MCU和射频窄带滤波放大单元；双路锁相环单元与连有天线、调制解调器的射频窄带滤波放大单元连接。

所述双路锁相环单元包括：基准源的一个输出端通过依次连接的第一跟踪芯片、第三射频开关、第四射频放大器与第五射频开关连接；基准源的另一个输出端通过依次连接的第二跟踪芯片、第四射频开关、第五射频放大器与第五射频开关连接；第五射频开关的输出端口与功分器输入端口连接，功分器的两个输出端口均与射频窄带滤波放大单元连接；上述三个射频开关的负载口均通过负载接地；上述射频开关与跟踪芯片均与MCU连接。

所述射频窄带滤波放大单元包括依次连接的发射链路、第一射频开关、接收链路和第二射频开关并形成环路；所述发射链路包括第三射频放大器；所述接收链路包括顺序连接的低噪声放大器、第一混频器、中频声表滤波器、第一射频放大器、第二混频器、第二射频放大器；第一混频器、第二混频器的本振输入接口分别与功分器的两路输出端口连接；第一射频开关的两个射频接口分别与第三射频放大器输出端、低噪声放大器输入端连接，其输入口连有天线；第二射频开关的两个射频接口分别与第二射频放大器输出端、第三射频放大器输入端连接，其输出接口连有调制解调器；第一射频开关与第二射频开关的控制端均与调制解调器的控制端口连接。

所述低噪声放大器、第一射频放大器、第二射频放大器、第三射频放大器的电源端均通过电源开关与电源连接，电源开关的控制端与调制解调器连接。

一种基于WIA-PA协议的选频方法，包括以下步骤：

当MCU接收到上位机的切换命令，配置双路锁相环单元使其输出第一本振和第二本振；

调制解调器发出接收触发信号，控制第一、第二射频开关切换到接收链路，接通接收链路的供电；射频窄带滤波放大单元将通过天线接收到的射频信号进行低噪声放大，然后通过第一混频器与第一本振进行混频，产生中频信号并进行滤波放大后，通过第二混频器与第二本振混频恢复成天线接收到的射频信号，进行功率放大后通过第二射频开关将射频信号输出给调制解调器。

所述配置双路锁相环单元使其输出第一本振和第二本振包括以下步骤：

MCU接收到上位机的切换命令后启动内部计数器；定时时间结束时，则接通未工作的跟踪芯片电源，配置该芯片内部寄存器，并在定时器到达设定值时关闭另一个跟踪芯片的电源，将与其连接的射频开关切换到负载端；

然后将配置完成的跟踪芯片连接的射频开关切换到射频端，并将第五射频开关切换到该跟踪芯片，使跟踪芯片输出的射频信号通过功分器输出第一本振与第二本振。

所述第一本振与第二本振的频率范围为2545MHz～2625MHz。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明通过增加接收链路的中频声表滤波能够有效的滤除WLAN等2.4GHz自由频段的干扰信号，提高接收数据灵敏度，增加传输距离；

2.本发明通过双路锁相环的硬件装置，实现了伪随机序列跳频，能够有效的避免干扰。

3.本发明在接收端进行射频放大20dB，提高接收灵敏度；

4.发射链路进行射频放大，使发射功率达到22dBm，增加覆盖距离；

附图说明

图1为本发明的装置的结构框图；

图2为本发明的射频窄带滤波放大单元结构框图；

图3为电源开关电路框图；

图4为低本振频谱示意图；

图5为高本振频谱示意图；

图6为WIA-PA时隙图；

图7为双路锁相环图；

图8为本发明的方法流程图。