CN104349516A - 一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关 - Google Patents

一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关 Download PDF

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CN104349516A CN201410588201.8A CN201410588201A CN104349516A CN 104349516 A CN104349516 A CN 104349516A CN 201410588201 A CN201410588201 A CN 201410588201A CN 104349516 A CN104349516 A CN 104349516A
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Abstract

本发明公开了一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关，包括：无线收发芯片、中频信号处理电路、微控制器和单信道ZigBee通信前端；所述无线收发芯片接收来自所述中频信号处理电路的中频信号；所述无线收发芯片设有TxI+、TxI-、TxQ+、TxQ-中频信号输入通道，无线收发芯片还设有RxI+、RxI-、RxQ+、和RxQ-毫米波中频信号IQ输出通道；所述单信道ZigBee通信前端接收数据并传送给所述微控制器，所述微控制器对数据进行处理后通过所述中频信号处理电路传送给所述无线收发芯片。通过上述方式，本发明能够实现无线传感网络和60G毫米波之间的连接转换，可以使无线传感网络接入带宽高、保密性好的毫米波网络，适应了工业数据通信的要求。

Description

一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关
技术领域
本发明涉及无线传感网络网关领域，特别是涉及一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关。
背景技术
工业无线传感网络具有部署灵活、维护方便、可自组网和扩展灵活等优点，已经在工业自动化***中逐步应用。另一方面，无线传感网络一般是低成本、低速网络，应用过程中，需要接入上层骨干网络。在工业自动化***中，主流的上层网络包括以太网、WiFi等。其中，以太网为有线网络；WiFi工作在ISM频段，同频干扰情况下难以满足工业数据通信可靠性等方面安全。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关，能够实现无线传感网络和60G毫米波之间的连接转换，可以使无线传感网络接入带宽高、保密性好的毫米波网络，适应了工业数据通信的要求。
    为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关，包括：无线收发芯片、中频信号处理电路、微控制器和单信道ZigBee通信前端；所述无线收发芯片接收来自所述中频信号处理电路的中频信号；所述无线收发芯片设有TxI+、TxI-、TxQ+、TxQ-中频信号输入通道，无线收发芯片还设有RxI+、RxI-、RxQ+、和RxQ-毫米波中频信号IQ输出通道；所述单信道ZigBee通信前端接收数据并传送给所述微控制器，所述微控制器对数据进行处理后通过所述中频信号处理电路传送给所述无线收发芯片。
    优选的是，所述中频信号处理电路包括混合信号前端芯片、上变频芯片和下变频芯片；所述混合信号前端芯片上设有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、LOUT+B和LOUT-B的信号通过所述无线收发芯片的TxI+、TxI-、TxQ+、TxQ-中频信号输入通道进入所述无线收发芯片中并调制到60G频段；所述无线收发芯片的RxI+、RxI-、RxQ+、和RxQ-毫米波中频信号IQ输出通道与所述LOUT+A、LOUT-A、LOUT+B、LOUT-B连接；所述无线收发芯片发出的中频信号经过所述中频信号处理电路的采样和下变频处理后，传送到所述微控制器进行基带处理，完成中频到基带信号转换。
优选的是，所述微控制器作为网关节点的主控制器；所述微控制器上设有PTA端口、PTB端口、PTC端口和外部中断出入端口；所述微控制器通过PTB端口将基带信号送到所述中频信号处理电路进行上变频处理。
优选的是，所述单信道ZigBee通信前端设有PTA.0和PTB.0口；所述单信道ZigBee通信前端通过PTA.0与所述微控制器的PTC端口并行连接，所述单信道ZigBee通信前端的PTB.0作为中断申请信号连接到所述微控制器的外部中断出入端口。
优选的是，信号通过所述微控制器的PTA端口传送到微控制器，并通过微控制器的PTB端口发送到所述单信道ZigBee通信前端。
本发明的有益效果是：本发明可以满足工业以太网高带宽、高保密型无线连接的需要，适应了工业数据通信的要求。
附图说明
    图1是本发明一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关的结构示意图；
    图2是所示一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关的中频信号处理电路的结构示意图；
    附图中各部件的标记如下：1、无线收发芯片；2、中频信号处理电路；3、微控制器；4、单信道ZigBee通信前端；5、混合信号前端芯片；6、上变频芯片；7、下变频芯片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
    一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关，***以32位微控制器MCF52233为核心，包括：无线收发芯片1、中频信号处理电路2、微控制器3和15个单信道ZigBee通信前端4；ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协定，底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体存取层与实体层，要特色有低速、低耗电、低成本、支援大量网络节点、支援多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全；无线收发芯片采用MKR-V-TXRX，工作在60GHz毫米波频段，覆盖57-66GGHz，兼容WiGig1.1、IEEE802.15.3c和IEEE 802.11ad；所述无线收发芯片1接收来自所述中频信号处理电路2的中频信号；所述无线收发芯片1设有TxI+、TxI-、TxQ+、TxQ-中频信号输入通道，无线收发芯片1还设有RxI+、RxI-、RxQ+、和RxQ-毫米波中频信号IQ输出通道；所述单信道ZigBee通信前端4接收数据并传送给所述微控制器3，所述微控制器3对数据进行处理后通过所述中频信号处理电路2传送给所述无线收发芯片1；类似的，毫米波信号通过所述微控制器的PTA端口传送到微控制器3，并通过微控制器3的PTB端口发送到所述单信道ZigBee通信前端4。
    所述中频信号处理电路2包括混合信号前端芯片5、上变频芯片6和下变频芯片7；混合信号前端芯片采用AD9862、上变频芯片采用AD6622和下变频芯片采用AD6620；所述混合信号前端芯片5上设有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、LOUT+B和LOUT-B的信号通过所述无线收发芯片1的TxI+、TxI-、TxQ+、TxQ-中频信号输入通道进入所述无线收发芯片1中并调制到60G频段；所述无线收发芯片1的RxI+、RxI-、RxQ+、和RxQ-毫米波中频信号IQ输出通道与所述LOUT+A、LOUT-A、LOUT+B、LOUT-B连接；所述无线收发芯片发出的中频信号经过所述中频信号处理电路的采样和下变频处理后，传送到所述微控制器进行基带处理，完成中频到基带信号转换。
所述微控制器3采用MCF52233控制器芯片，所述微控制器3作为网关节点的主控制器，也作为所有其他芯片的控制芯片；所述微控制器3上设有PTA端口、PTB端口、PTC端口和外部中断出入端口；所述微控制器3通过PTB端口将基带信号送到所述中频信号处理电路2进行上变频处理。
所述单信道ZigBee通信前端4设有PTA.0和PTB.0口；所述单信道ZigBee通信前端4通过PTA.0与所述微控制器3的PTC端口并行连接，所述单信道ZigBee通信前端4的PTB.0作为中断申请信号连接到所述微控制器3的外部中断出入端口。
无线传感网络是低成本、低速网络，应用过程中，需要接入上层骨干网络。60GHz毫米波已经成为工业无线网络骨干网的重要选项，60GHz毫米波通信具有高带宽、通信保密性好等诸多特点。随着毫米集成电路的快速发展，该类通信技术性价比不断提高。设计一种60G毫米波工业无线传感网络网关，可以满足工业以太网高带宽、高保密型无线连接的需要，适应了工业数据通信的要求，将为工业以太网的进一步应用拓展空间。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关，其特征在于，包括：无线收发芯片、中频信号处理电路、微控制器和单信道ZigBee通信前端；所述无线收发芯片接收来自所述中频信号处理电路的中频信号；所述无线收发芯片设有TxI+、TxI-、TxQ+、TxQ-中频信号输入通道，无线收发芯片还设有RxI+、RxI-、RxQ+、和RxQ-毫米波中频信号IQ输出通道；所述单信道ZigBee通信前端接收数据并传送给所述微控制器，所述微控制器对数据进行处理后通过所述中频信号处理电路传送给所述无线收发芯片。
2.   根据权利要求1所述的一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关，其特征在于：所述中频信号处理电路包括混合信号前端芯片、上变频芯片和下变频芯片；所述混合信号前端芯片上设有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、LOUT+B和LOUT-B的信号通过所述无线收发芯片的TxI+、TxI-、TxQ+、TxQ-中频信号输入通道进入所述无线收发芯片中并调制到60G频段；所述无线收发芯片的RxI+、RxI-、RxQ+、和RxQ-毫米波中频信号IQ输出通道与所述LOUT+A、LOUT-A、LOUT+B、LOUT-B连接；所述无线收发芯片发出的中频信号经过所述中频信号处理电路的采样和下变频处理后，传送到所述微控制器进行基带处理，完成中频到基带信号转换。
3.根据权利要求1所述的一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关，其特征在于：所述微控制器作为网关节点的主控制器；所述微控制器上设有PTA端口、PTB端口、PTC端口和外部中断出入端口；所述微控制器通过PTB端口将基带信号送到所述中频信号处理电路进行上变频处理。
4.根据权利要求3所述的一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关，其特征在于：所述单信道ZigBee通信前端设有PTA.0和PTB.0口；所述单信道ZigBee通信前端通过PTA.0与所述微控制器的PTC端口并行连接，所述单信道ZigBee通信前端的PTB.0作为中断申请信号连接到所述微控制器的外部中断出入端口。
5.根据权利要求3所述的一种60GHz毫米波工业无线传感网络网关，其特征在于：信号通过所述微控制器的PTA端口传送到微控制器，并通过微控制器的PTB端口发送到所述单信道ZigBee通信前端。
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