无线通信系统及使用该无线通信系统的无人机系统的制作方法

本实用新型涉及一种无线通信系统，尤其涉及一种适用于在无人机与遥控装置之间实现无线通信的系统。

背景技术：

在现有的无线点对点通信系统中，经常会出现信号被干扰的情况，使得数据的传输质量严重下降，甚至会导致通信中断。例如，无人机与遥控器之间的数据和图像传输，受外界干扰信号的影响很大。

目前，现有的无线通信主要有以下几种实现方式：一、单频段的一发一收，也即：发射端配置单频段的一发射单元，接收端配置单频段的一接收单元来实现大信息量的传输；这种结构，在该单频段被干扰的时候，传输质量会下降，严重的甚至会出现系统崩溃，通信的可靠性较差。二、单频段的一发二收，也即：接收端具有单频段的两个接收单元；这种结构，虽然接收能力有所提高，但还是不能有效地避开单频段的干扰，通信的可靠性无法保证。三、单频段的二发二收，也即：发射端具有单频段的两个发射单元，接收端具有单频段的两个接收单元；这种结构，虽然发射能力和接收能力均有所提高，但还是不能有效地避开单频段的干扰，通信的可靠性仍无法保证。因此，如何有效避开信号干扰，提高通信的可靠性是当前亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术所存在的不足，而提出一种无线通信系统，能够有效地避开单频段的干扰，提高通信的可靠性。

本实用新型针对上述技术问题提出一种无线通信系统，包括第一通信模块和第二通信模块，所述第一通信模块通过功分处理和变频处理将同一信号分别以第一频段和第二频段进行发射，其中，所述第一频段与所述第二频段不同；所述第二通信模块分别接收所述第一通信模块以所述第一频段进行发射的信号，以及以所述第二频段进行发射的信号，并将接收到的所述第二频段的信号经变频处理转化为所述第一频段的信号，与接收到的所述第一频段的信号做分集接收处理。

本实用新型针对上述技术问题还提出一种无人机系统，包括无人机和遥控装置，还包括如上所述的无线通信系统，其中，所述无线通信系统的第一通信模块装设在所述无人机上，所述无线通信系统的第二通信模块装设在所述遥控装置上。

与现有技术相比，本实用新型的无线通信系统，通过巧妙地在第一通信模块中采用功分处理和变频处理来将发送信号分为第一、第二两个不同频段同时发送，相应地，在第二通信模块对这两个不同频段的发送同时进行接收，并将第二频段的接收信号经变频处理变为第一频段之后与第一频段的接收信号做分集接收处理，能够有效地避开单频段的干扰，提高通信的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型无线通信系统的一较佳实施例的原理框图；

图2是本实用新型无线通信系统中第一通信模块的一较佳实施例的原理框图；

图3是本实用新型无线通信系统中第二通信模块的一较佳实施例的原理框图。

其中，附图标记说明如下：10.无线通信系统；1.第一通信模块；2.第二通信模块；11.第一收发电路；12.功分器；13.第一发射单元；14.第一变频单元；15.第二发射单元；21.第二收发电路；23.第一接收单元；24.第二变频单元；25.第二接收单元；101.第一收发芯片；102、103、104、105、106、107 天线接口；120.第一混频器；121.第一锁相环；201.第二收发芯片；202、203、206、207 天线接口；243.第二混频器；244.第二锁相环。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参见图1，图1是本实用新型无线通信系统的一较佳实施例的原理框图。本实用新型以在无人机系统方面的应用为例，提出一种无线通信系统10。其中，该无人机系统包括无人机、遥控装置以及无线通信系统10。该无线通信系统10包括装设在无人机上的第一通信模块1和装设在与无人机相配合的遥控装置上的第二通信模块2。其中，遥控装置用于控制无人机的飞行，可以包括但不限于遥控器、智能手机、平板电脑、个人数字助理（Personal Digital Assistant，PDA）等装置。具体的，第一通信模块1通过功分处理和变频处理将同一信号分别以第一频段和第二频段进行发射，其中，第一频段与第二频段不同；第二通信模块2分别接收第一通信模块1以第一频段进行发射的信号，以及以第二频段进行发射的信号，并将接收到的第二频段的信号经变频处理转化为第一频段的信号，与接收到的第一频段的信号做分集接收处理。

该第一通信模块1可以包括：第一收发电路11，用于输出信号；功分器12，与第一收发电路11的第一发射端口相连，用于对第一收发电路11输出的信号进行功分处理，得到两路输出，其中，这两路输出可以相同；第一发射单元13，与功分器12的一路输出相连，用于以第一频段进行信号的发射；第一变频单元14，与功分器12的另一路输出相连，用于将第一频段变频为第二频段；以及第二发射单元15，与第一变频单元14的输出相连，用于以第二频段进行信号的发射。

该第二通信模块2可以包括：第一接收单元23，用于接收第一频段的信号；第二接收单元25，用于接收第二频段的信号；第二变频单元24，与第二接收单元25的输出相连，用于将第二频段的信号变频为第一频段的信号；第二收发电路21，分别与第一接收单元23和第二变频单元24相连，用于对第一接收单元23接收到的第一频段的信号与第二变频单元24变频得到的第一频段的信号做分集接收处理。

该无线通信系统10的工作原理大致可以包括：第一通信模块1上的第一收发电路11输出的同一发射信号，经过功分器12分成两路，其一通过第一发射单元13发出，其另一先经由第一变频单元14处理，变为第二频段，然后再通过第二发射单元15发出。也就是说，第一通信模块1同时采用第一频段和与第一频段不同的第二频段发送同一信号。

相应地，第二通信模块2上的第二收发电路21能够借助第一接收单元23和第二接收单元25来分别接收第一通信模块1的两个频段的发送信号。其中，第一发射单元13发出的信号由第一接收单元23予以接收后直接送第二收发电路21；第二发射单元15发出的信号由第二接收单元25予以接收后，先要经过第二变频单元24的变频处理，由第二频段变换到第一频段，才能送第二收发电路21。第二收发电路21对第一接收单元23接收到的信号以及第二变频单元24变频得到的信号进行分集接收处理，以对两路信号进行合并处理，以降低信号衰落，尽可能还原出第一通信模块1发送的信号。

可选的，第一发射单元13至少可以包括第一开关、第一天线接口和第二天线接口，第一开关分别与第一天线接口、第二天线接口连接，通过第一开关可以选择第一天线接口或第二天线接口以第一频段进行信号的发射；第二发射单元15至少可以包括第二开关、第三天线接口和第四天线接口，第二开关分别与第三天线接口、第四天线接口连接，通过第二开关可以选择第三天线接口或第四天线接口以第二频段进行信号的发射。

可选的，第一变频单元14可以包括第一混频器和第一锁相环，其中，第一锁相环为第一混频器提供第二频段的本振信号。

可选的，第一通信模块1还可以包括第三发射单元，其与第一收发电路11的第二发射端口相连，用于以第三频段进行信号的发射，其中，第三频段与第一频段不同。

可选的，第三发射单元至少可以包括第三开关、第五天线接口和第六天线接口，第三开关分别与第五天线接口、第六天线接口连接，通过第三开关可以选择第五天线接口或第六天线接口以第三频段进行信号的发射。

可选的，第二变频单元24可以包括第二混频器和第二锁相环，第二锁相环为第二混频器提供第一频段的本振信号。

可选的，第二通信模块2还可以包括第三接收单元和第四接收单元，分别用于接收第三频段的信号；第二收发电路21分别与第三接收单元、第四接收单元相连，还用于对第三接收单元和第四接收单元接收到的第三频段的信号做分集接收处理。

可选的，第一接收单元23至少可以包括第七天线接口，通过第七天线接口接收第一频段的信号；第二接收单元25至少可以包括第八天线接口，通过第八天线接口接收第二频段的信号。第三接收单元至少可以包括第九天线接口，通过第九天线接口接收第三频段的信号；第四接收单元至少可以包括第十天线接口，通过第十天线接口接收第三频段的信号。其中，第七天线接口与第九天线接口可以合用一根双频双馈天线，第八天线接口与第十天线接口可以合用另一根双频双馈天线。

参见图2，图2是本实用新型无线通信系统中第一通信模块的一较佳实施例的原理框图。该第一通信模块1中的第一收发电路11可以包括第一收发芯片101，该芯片为一块双频段的收发芯片，用来处理无线信号，以满足不同国家对频段的需求。比如：北美可以使用2.4G ISM频段和900M ISM频段；而欧洲可以使用2.4G和5.8G ISM频段。本实施例是以第一收发芯片101可以处理2.4G和900M这两个频段为例进行说明，即第一频段为2.4G ISM频段，第二频段为5.8G ISM频段，第三频段为900M ISM频段。图2示出的频段组合仅为一种可选的实施方式，还可以任意组合不同的频段，本实施例不作限定。

具体而言，该第一收发芯片101的2.4G发送端口（即第一发射端口）将2.4G（即第一频段）的发送信号首先送到功分器12。功分器12将信号进行功分处理后，一路经过放大器111进行功率放大，经由第一开关112的选择后，再经过开关113和滤波器114送到第一天线接口102，或者，经由第一开关112的选择后，再经过开关115和滤波器116送到第二天线接口103。

可以理解的是，该第一收发芯片101为前述的第一收发电路11的一种具体实现。这里的放大器111，第一开关112，开关113，滤波器114，第一天线接口102，开关115，滤波器116以及第二天线接口103为前述第一发射单元13的一种具体实现。其中，第一天线接口102和第二天线接口103均为2.4G天线接口。

另一路送到第一混频器120，与第一锁相环121提供的本振信号混合，上变频到5.8G（即第二频段），然后，依次经过滤波器122、5.8G放大器123以及5.8G滤波器124处理后，经由第二开关125的选择，再由开关126送到第三天线接口104，或者，经由第二开关125的选择，再由开关127送到第四天线接口105。

可以理解的是，这里的第一混频器120和第一锁相环121为前述的第一变频单元14的一种具体实现。这里的滤波器122，5.8G放大器123，5.8G滤波器124，第二开关125，开关126，第三天线接口104，开关127以及第四天线接口105为前述第二发射单元15的一种具体实现。其中，第三天线接口104和第四天线接口105均为2.4G/5.8G双频天线接口。

该第一收发芯片101的900M发送端口（即第二发射端口）将900M（即第三频段）的发送信号送到放大器150，先经过第三开关151的选择，再由开关152和900M滤波器153送到第五天线接口106，或者，经过第三开关151的选择，再由开关154和900M滤波器155送到第六天线接口107。

可以理解的是，这里的放大器150，第三开关151，开关152，滤波器153，第五天线接口106，开关154，滤波器155以及第六天线接口107共同构成该第一通信模块1上的第三发射单元，用于以900M（即第三频段）进行信号的发射。

本实施例中，第一~第六天线接口102~107还可以分别用于信号的接收。

具体的，该第一收发芯片101的一个2.4G接收端口与开关132相连，由第一天线接口102接收的信号依次经过滤波器114、开关113、低噪声放大器131送到该开关132；或者，由第四天线接口105接收的信号依次经过开关127、2.4G滤波器133、低噪声放大器134送到该开关132。这种结构，可以通过第一天线接口102和第四天线接口105二选一地接收信号。即，通过开关132的选择，选取一路信号输入至第一收发芯片101的一个2.4G接收端口。

该第一收发芯片101的另一个2.4G接收端口与开关136相连，由第二天线接口103接收的信号依次经过滤波器116、开关115、低噪声放大器135送到该开关136；或者，由第三天线接口104接收的信号依次经过开关126、2.4G滤波器137、低噪声放大器138送到该开关136。这种结构，可以通过第二天线接口103和第三天线接口104二选一地接收信号。即，通过开关136的选择，选取一路信号输入至第一收发芯片101的另一个2.4G接收端口。第一收发芯片101通过两个2.4G接收端口分别接收2.4G频段的信号，并对其进行分集接收处理。

第五天线接口106接收的信号，经过900M滤波器153、开关152、低噪声放大器160送到该第一收发芯片101的一个900M接收端口；第六天线接口107接收的信号，经过900M滤波器155、开关154、低噪声放大器161送到该第一收发芯片101的另一个900M接收端口。第一收发芯片101通过两个900M接收端口分别接收900M频段的信号，并对其进行分集接收处理。

值得一提的是，该第一通信模块1设计有六个天线接口102、103、104、105、106、107。其中，根据实际应用的需要，可以实现2.4G与900M频段跳频的单频1发2收，2.4G频段的1发2收以及5.8G的单发射2.4G的2收，并且5.8G发射的信号数据与2.4G发射的信号数据一致。2.4G的接收通道可以在天线接口102、103、104、105之间切换，实现第一通信模块1的2.4G分集接收。

该第一通信模块1针对2.4G频段设计有四个天线接口102、103、104、105切换，可以很好地满足该第一通信模块1在无人机发生形态变化时，能够始终选择最佳的天线方向来对准该第二通信模块2。比如：当无人机在空中存在旋转、上升下降等不同姿态时，该第一通信模块1始终能选择最佳的天线来进行通信。

该第一通信模块1用在无人机上，负责发射图像等大容量数据，接收遥控信号等小容量数据。该第一通信模块1上的多天线切换结构，有利于当无人机本体处于不同的姿态时，天线方向图能够对准遥控端，保证信号的最佳传输路径。

该第一通信模块1采用900M，2.4G和5.8G的多频段传输，有利于图像传输在空间中避开可能的干扰信号，保证图像传输质量。另外，2.4G多天线切换与分集接收，有利于保证遥控端的2.4G发送信号能被正确接收，并有效地提高接收质量。

参见图3，图3是本实用新型无线通信系统中第二通信模块的一较佳实施例的原理框图。该第二通信模块2的第二收发电路21选用与前述第一收发芯片101相同的第二收发芯片201。第七天线接口202与第九天线接口206合用一根900M与2.4G的双频双馈天线。第八天线接口203与第十天线接口207合用一根900M与5.8G的双频双馈天线。这里的双频双馈天线指一种双频天线，能够实现两个频段的信号传输，该双频天线带有两根馈线，其中一根馈线接一个天线接口、另一根馈线接另一个天线接口。

具体而言， 该第二收发芯片201的一个2.4G接收端口用于接收来自第七天线接口202接收的信号。由第七天线接口202接收的信号依次经过2.4G滤波器212、开关211、低噪声放大器230送到该2.4G接收端口。可以理解的是，这里的第七天线接口202，2.4G滤波器212，开关211和低噪声放大器230是前述的第一接收单元23的一个具体实现。其中，第七天线接口202用于接收2.4G频段（即第一频段）信号。

该第二收发芯片201的另一个2.4G接收端口用于接收来自第八天线接口203接收的信号。由第八天线接口203接收的5.8G（即第二频段）信号，依次经过5.8G滤波器241和低噪声放大器242送到第二混频器243，与第二锁相环244提供的本振信号混合，变频到2.4G，然后再经过2.4G滤波器245和低噪声放大器246送给该第二收发芯片201的另一个2.4G接收端口，以使第二收发芯片201实现对2.4G频段信号的分集接收。可以理解的是，这里的第八天线接口203，5.8G滤波器241和低噪声放大器242是前述的第二接收单元25的一个具体实现。这里的第二混频器243和第二锁相环244是前述的第二变频单元24的一个具体实现。

该第二收发芯片201的一个900M接收端口用于接收来自第九天线接口206接收的信号。由第九天线接口206接收到的900M（即第三频段）信号，经过开关252、低噪声放大器261和900M滤波器262送到该第二收发芯片201的一个900M接收端口。由第十天线接口207接收到的900M信号，经过低噪声放大器271和900M滤波器272送到该第二收发芯片201的另一个900M接收端口。可以理解的是，这里的第九天线接口206，开关252，低噪声放大器261和900M滤波器262构成该第二通信模块2的一个第三接收单元。这里的第十天线接口207，低噪声放大器271和900M滤波器272构成该第二通信模块2的一个第四接收单元。

本实施例中，第七天线接口202和第九天线接口206还可以分别用于信号的发射。其中，第七天线接口202用于2.4G信号的发射，第九天线接口206用于900M信号的发射。

具体的，该第二收发芯片201的2.4G发送端口将信号送到放大器210，然后，经过开关211和2.4G滤波器212送到第七天线接口202。

该第二收发芯片201的900M发送端口将信号送到放大器250，经过900M滤波器251和开关252送到第九天线接口206。

该第二通信模块2用在与无人机相配合的遥控装置上，负责接收无人机传输回来的图像等大数据信号，发射遥控信号控制无人机。该第二通信模块2上的四个天线接口202、203、206、207用两根双频天线。采用单天线发射，有利于发射2.4G或者900M遥控信号等关键的小容量数据。采用双天线接收，有利于接收900M，2.4G和5.8G等大容量的图像信号，保证接收链路进入该第二收发芯片201是2收的分集接收通道，以提高接收信号质量。

采用本实用新型的无线通信系统10，当该无线通信系统10工作在2.4G频段时，天线接口202接收和/或发射2.4G频段信号，天线接口203接收5.8G信号，并经过下变频到2.4G频段后，与天线接口202的接收信号组成分集接收链路，实现2.4G频段1发2收的通信系统。

如果2.4G在空间中受到较强干扰时，2.4G发射可以降低发射信号速率，以提高第一通信模块1的接收通道的实际灵敏度，通过5.8G的接收链路可以保证第一通信模块1的信号传输到第二通信模块2不会中断，从而可以提高传输质量，提高点对点传输的可靠性。

另外，当该无线通信系统10检测到2.4G干扰信号较强时，在允许900M频段工作的国家或者地区，该系统10可以无缝切换到900M频段，保证信号传输不中断，从而有效地保证传输的可靠性。

可以理解的是，本实施例中涉及的滤波器、放大器、天线接口等部件可以根据具体频段需求进行相应调整。例如，当第一频段为5.8G、第二频段为2.4G时，第一天线接口102、第二天线接口103用于接收和/或发射5.8G信号，经过功分器12的5.8G信号经过第一混频器120和第一锁相环121下变频为2.4G，并通过放大器123和滤波器124后输出，此时放大器123和滤波器124均为针对2.4G信号的。

本实施例中，该无线通信系统10不仅可以适用于无人机系统中，还可以适用于其他点对点远距离传输场景中，如无线视频监控。

与现有技术相比，采用本实用新型的无线通信系统10，通过相同数据在空间中的多频段传输，抗干扰得到有效增强，并且在一个频段受到干扰时，可以保证数据还能通过另外的频段传输，有效地提高了通信的可靠性。另外，可以在不增加天线接口和不增加接收链路的前提下，实现接收端的分集接收，提高接收灵敏度。

上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限制本实用新型的实施方案，本领域普通技术人员根据本实用新型的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本实用新型的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。