一种基于msp430的室内高频无线信道测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置，包括矢量网络分析仪、放大器模块、同轴多端口射频开关模块、天线模块、控制模块以及电源模块；放大器模块的与矢量网络分析仪以及同轴多端口射频开关模块相连；天线模块包括MIMO天线接口以及与之相连的高频段天线；同轴多端口射频开关模块分别与MIMO天线接口以及控制模块相连；控制模块为MSP430F149控制芯片；电源模块包括3.3V电源模块以及DC+24V电源模块。本实用新型结构简单、可靠性高、能源消耗低、处理速度快；减少测量路径中的随机误差源，改善了测量的不确定度；能够满足低干扰高带宽的需求，适用于6GHz以上的高频率测量。
【专利说明】一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型属于无线通信装置领域，具体涉及一种适合于6GHz以上，使用MMO无线信道测量以及传播特性分析使用，基于MSP430系列单片机的测量装置。
【背景技术】
[0002]随着移动通信的不断发展，能够实现高速数据传输的下一代无线移动通信系统成为了国内外研宄者共同的研宄重点。高速数据传输需要更多的频谱资源。然而，目前6GHz以下频段已经或者即将部署，频带拥挤、业务负荷大。为了满足低干扰和高带宽的需求，需要把移动通信业务拓展至6GHz以上频段。分配给卫星上行通信业务的6GHz以上频段用于移动通信时有如下优势:与地面站相比，移动通信信号强度很低，不干扰卫星接收；带宽大，易于实现高速传输；卫星地面站装备有高增益定向天线，不会干扰移动通信等。
[0003]具有高频谱利用率和高可靠性的多输入多输出(MMO)技术是下一代无线移动通信的关键技术。现有移动通信频带下MMO技术的应用受到天线体积的限制，难以在同一设备上配置多根天线。在6GHz以上高频段，由于波长变短，天线体积小，易于实现MMO。因此，与高频段结合是MMO走向应用的有效途径。综上所述，6GHz以上高频段MMO通信系统将是下一代无线移动通信的有力竞争方案。
[0004]无线信道的衰落特性从根本上制约无线MMO通信系统性能。因为无线信道衰落特性因频段不同有所区别，针对相应频段的信道衰落特性研宄是系统设计中需要考虑的基础问题。无线数据通信业务大部分发生在室内，因此对室内环境的6GHz高频MMO无线信道衰落特性分析对于新一代移动通信系统的设计和性能评估具有重要意义。
[0005]信道测量是研宄信道衰落特性的有效手段。目前，对制约无线系统性能的高频段空时无线信道特性研宄仍较少见。而且，室内6GHz以上MMO无线信道全面测量与特性分析尚不多见。
[0006]因此，研制出一种适用于室内6GHz以上MMO无线信道全面测量与特性分析的装置是本领域技术人员所急需解决的难题。
【发明内容】
[0007]为解决上述问题，本实用新型公开了一种适合于6GHz以上，使用MMO无线信道测量以及传播特性分析使用，基于MSP430系列单片机的测量装置。
[0008]为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0009]一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置，包括矢量网络分析仪、放大器模块、同轴多端口射频开关模块、天线模块、控制模块以及电源模块；放大器模块的一端与矢量网络分析仪相连，另一端与同轴多端口射频开关模块相连；天线模块包括MMO天线接口以及与之相连的高频段天线；同轴多端口射频开关模块还分别与MMO天线接口以及控制模块相连；控制模块为MSP430F149控制芯片；电源模块包括3.3V电源模块以及DC+24V电源模块；3.3V电源模块与控制模块相连；DC+24V电源模块分别与放大器模块以及同轴多端口射频开关模块相连。
[0010]本实用新型提供了一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置，由矢量网络分析仪、放大器模块、同轴多端口射频开关模块、天线模块、控制模块以及电源模块构成。矢量网络分析仪、放大器模块、同轴多端口射频开关模块以及天线模块依次连接；电源模块包括3.3V电源模块以及DC+24V电源模块；其中3.3V电源模块向控制模块供电，DC+24V电源模块向放大器模块以及同轴多端口射频开关模块供电。使用时，首先使用矢量网络分析仪测量同轴多端口射频开关的S参数，确定射频开关是否正常工作。然后，再使用矢量网络分析仪发送扫频信号，发送到功率放大器模块中，频率控制在6GHz以上。
[0011]本实用新型中的控制模块选择为MSP430F149控制芯片，MSP430F149控制芯片是一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器。其具有处理能力强、运算速度快、超低功耗、片上资源丰富、开发环境方便高效等优势，是本实用新型的首选单片机。
[0012]作为优选，放大器模块为功率放大器。
[0013]当本实用新型中的放大器模块选择为功率放大器时，本实用新型为基于MSP430的室内高频无线信道测量的发射装置。由矢量网络分析仪发送扫频信号，经过功率放大器放大后进入同轴多端口射频开关模块，由控制模块控制ΜΙΜΟ天线接口选择发射天线，最后由选择好的天线发出信号。
[0014]作为优选，放大器模块为低噪声放大器；DC+24V电源模块依次通过降压模块以及DC+12V电源模块与低噪声放大器相连。
[0015]当本实用新型中的放大器模块选择为低噪声放大器时，本实用新型为基于MSP430的室内高频无线信道测量的接收装置。控制模块控制同轴多端口射频开关模块选择接收天线，接收天线信道的信号进入同轴多端口射频开关模块，并输出至低噪声放大器过滤噪声，然后进入矢量网络分析仪显示测量数据。并且DC+24V电源模块由降压模块降为DC+12V电源模块对低噪声放大器进行供电。
[0016]作为优选，控制模块引出P1.0-P1.7引脚连接4*4键盘；引出P2.0-P2.4连接射频开关；引出P4.4-P5.7连接液晶屏。
[0017]本实用新型中控制模块引出P1.0-P1.7引脚连接4*4键盘，可以设置天线切换时间；引出P2.0-P2.4连接射频开关，用于选择具体的收发天线；引出P4.4-P5.7连接液晶屏，用于显示正在工作的天线，实现射频开关的自动切换。
[0018]作为优选，同轴多端口射频开关模块为单刀四掷同轴开关，并且通过MM0天线接口连接有四对高频段天线。
[0019]本实用新型中的同轴多端口射频开关模块选择为单刀四掷同轴开关作为射频开关，通过磁闭锁原理，当需要打开某个通道时，由控制模块编程打开，射频开关将增加此通道接口的磁性，达到接通当前通道的目的；并且还能够以低插入损耗和低反射将测量中存在的不确定度减至最小。
[0020]本实用新型与现有的测量装置相比，有益效果为:(1)结构简单、可靠性高、能源消耗低、处理速度快。(2)减少测量路径中的随机误差源，改善了测量的不确定度；(3)满足低干扰高带宽的需求，适用于6GHz以上的高频率测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1、基于MSP430的室内高频无线信道测量的发射装置的结构框图；
[0022]图2、基于MSP430的室内高频无线信道测量的接收装置的结构框图；
[0023]图3、本实用新型的工作流程图；
[0024]图4、控制模块的电路原理图；
[0025]图5、同轴多端口模块的控制原理图；
[0026]图6、同轴多端口模块的指示器原理图。
【具体实施方式】
[0027]以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
[0028]本实用新型为一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置，包括矢量网络分析仪、放大器模块、同轴多端口射频开关模块、天线模块、控制模块以及电源模块；放大器模块的一端与矢量网络分析仪相连，另一端与同轴多端口射频开关模块相连；天线模块包括MMO天线接口以及与之相连的高频段天线；同轴多端口射频开关模块还分别与MMO天线接口以及控制模块相连；控制模块为MSP430F149控制芯片；电源模块包括3.3V电源模块以及DC+24V电源模块；3.3V电源模块与控制模块相连；DC+24V电源模块分别与放大器模块以及同轴多端口射频开关模块相连。本实用新型中的矢量网络分析仪采用AgilentFieldFox手持式分析仪，首先使用Agilent FieldFox手持式分析仪测量同轴多端口射频开关的S参数确定射频开关是否正常工作。然后使用Agilent FieldFox手持式分析仪发送扫频信号，发送到放大器模块，控制频率在6GHz以上。
[0029]如图1所示，当放大器模块选择为功率放大器时，本实用新型成为基于MSP430的室内高频无线信道测量的发射装置；具体地，功率放大器选择TPA-005060G01宽带功率放大器。由矢量网络分析仪发送扫频信号，经过功率放大器放大后进入同轴多端口射频开关模块，由控制模块控制ΜΙΜΟ天线接口选择发射天线，最后由选择好的天线发出信号。
[0030]如图2所示，当放大器模块选择为低噪声放大器时，本实用新型成为基于MSP430的室内高频无线信道测量的接收装置，具体地，低噪声放大器采用TLA-001100G30低噪声放大器。控制模块控制同轴多端口射频开关模块选择接收天线，接收天线信道的信号进入同轴多端口射频开关模块，并输出至低噪声放大器过滤噪声，然后进入矢量网络分析仪显示测量数据。并且DC+24V电源模块由降压模块降为DC+12V电源模块对低噪声放大器进行供电。
[0031]如图3所述为本实用新型的工作流程图，首先使用矢量网络分析仪测量同轴多端口射频开关模块的S参数，确定射频开关是否正常工作；然后使用矢量网络分析仪发送扫频信号，发送到功率放大器上，频率在6GHz以上，并通过发射天线进行发射；随后通过无线信道由接收天线接收，接收到的信号由同轴多端口射频开关模块输出至低噪声放大器过滤噪声；最后进入矢量网络分析仪显示测量数据。
[0032]如图4所示为本实用新型中控制模块的电路原理图，控制模块选用MSP430F149控制芯片，引出P1.0-P1.7引脚连接4*4键盘，设置天线切换时间；引出P2.0-P2.4连接射频开关，选择具体的收发天线；引出P4.4-P5.7连接液晶屏，实现射频开关的自动切换，射频开关1脚接DC+24V电源模块；单片机MSP430F149P2.0接16脚控制通道的全开与全断，P2.1脚控制通道2，P2.2脚控制通道3，P2.3脚控制通道5，P2.4脚控制通道6 ;并且所有的通道都由TTL驱动，TTL “高电平”接通通道，TTL “低电平”关闭通道，15脚始终接地保护系统安全。
[0033]如图5所述为本实用新型中同轴多端口模块的控制原理图；同轴多端口射频开关模块采用Agilent L7104C单刀四掷同轴开关，并且通过MMO天线接口连接有四对高频段天线。通过磁闭锁原理，当需要打开某个通道时由控制模块编程打开，射频开关将增加此通道接口的磁性，达到接通当前通道的目的。其中公共通道C 一直为开启状态，用来输入、输出信号。此模块工作频率可高达26.5GHz，并且开关呈现出维持测量完整性所需的卓越隔离性能。本实用新型中的同轴多端口模块还拥有接通指示器功能，如图6所示。当相应通道接通时，关闭指示器开关。每一个通道指示器通过控制模块连接4.7K电阻和发光二极管，同时发光二极管的负端接地，公共端C连接3.3V电源模块。当相应通道接通时，形成回路点亮发光二极管，指示当前通道的工作状态。
[0034]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置，其特征在于:包括矢量网络分析仪、放大器模块、同轴多端口射频开关模块、天线模块、控制模块以及电源模块；所述放大器模块的一端与矢量网络分析仪相连，另一端与同轴多端口射频开关模块相连；所述天线模块包括MMO天线接口以及与之相连的高频段天线；所述同轴多端口射频开关模块还分别与MMO天线接口以及控制模块相连；所述控制模块为MSP430F149控制芯片；所述电源模块包括3.3V电源模块以及DC+24V电源模块；所述3.3V电源模块与控制模块相连；所述DC+24V电源模块分别与放大器模块以及同轴多端口射频开关模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置，其特征在于:所述放大器模块为功率放大器。
3.根据权利要求1所述的一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置，其特征在于:所述放大器模块为低噪声放大器；所述DC+24V电源模块依次通过降压模块以及DC+12V电源模块与低噪声放大器相连。
4.根据权利要求1所述的一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置，其特征在于:所述控制模块引出P1.0-P1.7引脚连接4*4键盘；引出P2.0-P2.4连接射频开关；引出P4.4-P5.7连接液晶屏。
5.根据权利要求1所述的一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置，其特征在于:所述同轴多端口射频开关模块为单刀四掷同轴开关，并且通过MMO天线接口连接有四对高频段天线。
【文档编号】H04B17/309GK204244252SQ201420653091
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】周杰, 黄雷 申请人:南京信息工程大学