专利名称：一种井下跳频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种井下跳频器的发射机和接收机，属于跳频通信技术领域。
背景技术：
跳频器是井下定位通信系统的重要组成部分，并直接影响井下定位通信系统的性能。矿井下通信在当今世界依然是难题，因井下人员相对集中，慢速跳频不能满足对信息的采集。在现有的跳频器技术中，JTIDS系统是一种比较先进的技术，但其实现方案是严格保密的。目前比较实用的跳频系统成熟方案存在跳速相对较慢或频点数较少，或者设计跳速远高于Ik跳/秒的实验方案，但尚未投入实用或不够成熟完善。
发明内容本实用新型的目的是为了提供一种能为矿井下定位通信系统提供可靠、快速信息采集，且能够提高抗干扰能力和信道利用率的井下跳频器，该井下跳频器包括发射机和接收机，所述发射机包括发射低频生成单元，用于根据发射本地时钟提供的频率为20MHz的信号生成频率范围为IOMHz 27MHz的低跳频频信号；发射混频单元，用于将低频生成单元生成的所述低频调频信号与发射本振时钟提供的频率为400MHz的信号合成高频信号，并发送。所述接收机包括第一接收混频单元，用于将接收高频信号与接收本振时钟提供的频率为410. 7MHz 的信号合成低频信号；接收低频生成单元，用于根据接收本地时钟提供的频率为20MHz的信号生成频率范围为IOMHz 27MHz的低频跳频信号；第二接收混频单元，用于将第一接收混频单元合成的所述低频信号与接收低频生成单元生成的所述低频调频信号合成解跳频信号。本实用新型具有以下有益效果通过低频混合与高频解跳获得的跳频速度较高， 在总有效带宽一定情况下，可设置更多跳频频点，使得无线数据采集速度较快，通信的可靠性较强，有利于系统对信息的快速采集，并提高抗干扰能力和信道利用率。
图1是本实用新型的具体实施方式
提供的井下跳频器的发射机的结构示意图；图2是本实用新型的具体实施方式
提供的井下跳频器的接收机的结构示意图；图3是本实用新型的具体实施方式
提供的AD9%4芯片的电路结构示意图；图4是本实用新型的具体实施方式
提供的NCO结构原理示意图；图5是本实用新型的具体实施方式
提供的基于NCO的一路正交解调器的结构示意图；[0016]图6是本实用新型的具体实施方式
提供的两路正交解调器原理示意图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式
提供了一种井下跳频器的发射机和接收机，相应的发射机包括发射低频生成单元和发射混频单元，发射低频生成单元用于根据发射本地时钟提供的频率为20MHz的信号生成频率范围为IOMHz 27MHz的低跳频频信号；发射混频单元用于将低频生成单元生成的所述低频调频信号与发射本振时钟提供的频率为400MHz的信号合成高频信号，并发送。相应的接收机包括第一接收混频单元、接收低频生成单元和第二接收混频单元，第一接收混频单元用于将接收高频信号与接收本振时钟提供的频率为 410. 7MHz的信号合成低频信号；接收低频生成单元用于根据接收本地时钟提供的频率为 20MHz的信号生成频率范围为IOMHz 27MHz的低频跳频信号；第二接收混频单元用于将第一接收混频单元合成的所述低频信号与接收低频生成单元生成的所述低频调频信号合成解跳频信号。为了更清楚的说明该技术方案，下面结合说明书附图进行说明，如图1所示，相应的发射机可以包括发射低频生成单元11，用于根据发射本地时钟提供的频率为20MHz的信号生成频率范围为IOMHz 27MHz的低跳频频信号；发射混频单元12，用于将低频生成单元11生成的所述低频调频信号与发射本振时钟提供的频率为400MHz的信号合成高频信号，并发送。如图2所示，相应的接收机可以包括第一接收混频单元21，用于将接收高频信号与接收本振时钟提供的频率为 410. 7MHz的信号合成低频信号；接收低频生成单元22，用于根据接收本地时钟提供的频率为20MHz的信号生成频率范围为IOMHz 27MHz的低频跳频信号；第二接收混频单元23，用于将第一接收混频单元21合成的所述低频信号与接收低频生成单元22生成的所述低频调频信号合成解跳频信号。具体的，在发射机一端，相应的发射低频生成单元11可采用如图3所示的直接数字合成芯片(AD99M芯片)，在实际使用中AD99M芯片作为直接式数字频合器，由于其最大输出频率受奈斯特抽样定理限制，有fmax =仁/2，其中，fmax为输出频率，fr参考时钟频率， 而在实际工程中，fmax = ;Χ40%。因此AD99M芯片所能达到的最大参考频率为400MHz， 理论上最大输出频率为200MHz，而实际输出频率一般不能超过160MHz。由于AD99M芯片内含振荡电路，第11管脚电压为高，使能内部振荡电路；也可以通过管脚8和9之间接入一个 20MHz外部时钟信号，提供一个较低频率的外部参考时钟，该外部参考时钟可被内部锁相环支路倍频，以产生一个最高为400MHz系统时钟。AD99M芯片的串口是同步串行通信口，易于和微处理器相连，且兼容大多数的同步传输格式，可支持SPI协议和htel 8051 SSR协议。相应的接收低频生成单元22可采用现有的模拟混频器，以实现将低频生成单元11生成的所述低频调频信号与发射本振时钟提供的频率为400MHz的信号合成高频信号，并向接收机发送所述高频信号。进一步地，在发射机一端还可以包括一个发射滤波器13，用于将所述高频信号中的频率值小于373MHz以及大于390MHz的信号滤除，以获得传递的可靠性更高、抗干扰能力更强的发射信号。在接收机一端，由于跳频系统中的载波频率是不断跳变的，因而存在随机相位。本实施方式采用FSK调制方式的改进型MSK调制方式，在直接数字合成芯片中直接实现，MSK 解调原理和方式与FSK相同。通过正交NCO实现MSK解调，NCO由相位累加器和查找表构成， 结构如图4所示，基于NCO的正交解调器如图5所示。该跳频器由于采用MSK调制解调方式，每个通道上有两个频点Vf1，故需要两路如图6所示的正交解调器，比较< 二义+Zo2e 和代2 二/；〗+/&的相对大小进行解调。两路正交解调器电路是在FPGA中实现的，其结果的抽样判决是在DSP中通过软件实现。相应的第一接收混频单元21用于将接收高频信号与接收本振时钟提供的频率为410. 7MHz的信号合成低频信号；相应的接收低频生成单元22也可以采用AD9%4芯片，用于根据接收本地时钟提供的频率为20MHz的信号生成频率范围为 IOMHz 27MHz的低频跳频信号；相应的第二接收混频单元23用于将第一接收混频单元21 合成的所述低频信号与接收低频生成单元22生成的所述低频调频信号合成解跳频信号。进一步地，在接收机一端还可以包括第一接收滤波器M和第二接收滤波器25，第一接收滤波器M用于将所述低频信号中频率值小于27. 7MHz以及大于37. 7MHz的信号滤除；第二接收滤波器25用于将所述解跳频信号中频率值不等于10. 7MHz的信号滤除，以获得传递的可靠性更高、抗干扰能力更强的发射信号。采用本具体实施方式
提供的技术方案，通过低频混合与高频解跳获得的跳频速度较高，在总有效带宽一定情况下，可设置更多跳频频点，使得无线数据采集速度较快，通信的可靠性较强，有利于系统对信息的快速采集，并提高抗干扰能力和信道利用率。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求1.一种井下跳频器的发射机，其特征在于，包括发射低频生成单元，用于根据发射本地时钟提供的频率为20MHZ的信号生成频率范围为IOMHz 27MHz的低跳频频信号；发射混频单元，用于将低频生成单元生成的所述低频调频信号与发射本振时钟提供的频率为400MHz的信号合成高频信号，并发送。
2.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，该发射机还包括发射滤波器，用于将所述高频信号中的频率值小于373MHz以及大于390MHz的信号滤除。
3.一种井下跳频器的接收机，其特征在于，包括第一接收混频单元，用于将接收高频信号与接收本振时钟提供的频率为410. 7MHz的信号合成低频信号；接收低频生成单元，用于根据接收本地时钟提供的频率为20MHz的信号生成频率范围为IOMHz 27MHz的低频跳频信号；第二接收混频单元，用于将第一接收混频单元合成的所述低频信号与接收低频生成单元生成的所述低频调频信号合成解跳频信号。
4.根据权利要求3所述的接收机，其特征在于，该接收机还包括第一接收滤波器，用于将所述低频信号中频率值小于27. 7MHz以及大于37. 7MHz的信号滤除。
5.根据权利要求3所述的接收机，其特征在于，该接收机还包括第二接收滤波器，用于将所述解跳频信号中频率值不等于10. 7MHz的信号滤除。
专利摘要本实用新型提供了一种井下跳频器，属于跳频通信技术领域。本实用新型的发射机包括发射低频生成单元，用于根据发射本地时钟提供的信号生成低跳频频信号；发射混频单元，用于将低频生成单元生成的所述低频调频信号与发射本振时钟提供的信号合成高频信号，并发送。接收机包括第一接收混频单元，用于将接收高频信号与接收本振时钟提供的信号合成低频信号；接收低频生成单元，用于根据接收本地时钟提供的信号生成低频跳频信号；第二接收混频单元，用于将第一接收混频单元合成的所述低频信号与接收低频生成单元生成的所述低频调频信号合成解跳频信号。本实用新型的通信可靠性较强，有利于系统对信息的快速采集，并提高抗干扰能力和信道利用率。
文档编号H04L27/12GK202014245SQ20112011727
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者乔付, 何鸣, 刘忠艳 申请人:乔付