[发明专利]一种基于WIA-PA的无线网关及其通信方法

说明书

本发明涉及一种基于WIA‑PA的无线网关，包括电源模块以及与其连接的数字滤波器、和网关核心板；连有天线的数字滤波器与网关核心板连接；通信方法包括以下步骤：接收数据时，网关核心板通过串口发送命令至数字滤波器，数字滤波器根据命令配置接收通道，并通过天线接收无线射频信号，进行中频滤波后经调制解调器存放在FLASH中，通过CPU转换成TCP/IP协议的数据，通过网口传输数据；发送数据时，网关核心板将数据信号调制成射频信号传输给数字滤波器，同时通过调制解调器的触发信号将射频窄带滤波放大单元内发射链路的电源接通，通过天线进行发送。本发明能够有效的滤除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。

技术领域

本发明涉及一种WIA-PA无线网关，具体地说是一种用于石油行业、基于WIA-PA协议，通过无线方式与RTU及其所管理的仪表进行通信，同时实现网络协议转换的无线网关及其通信方法。

背景技术

在石油行业的油气物联网中，绝大多数采用zigbee技术，一般情况下RUT（抽油井控制器）与无线仪表之间采用zigbee技术进行传输，RTU将接收到的数据进行解调，解调后将数据根据相关协议通过RS-232电平传输给数传模块，数传模块将数据调制后进行无线传输；

目前油气物联网一般采用2.4GHz自由频段，该频段为免费自由频段，各大运营商均已大规模商用WLAN覆盖，为了达到高速率要求，室外WLAN信号发射一般为2W，而且部分油田采用WLAN作为主干网传输，要求空间WLAN信号幅度一般大于-65dBm，另外应用于油井监控的无线摄像头也是干扰2.4GHz频段通信的一个较大的干扰，这就不可避免的造成zigbee等系统的信噪比下降，从而导致无线设备的传输距离减少。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于WIA-PA并能够提高抗干扰能力以及传输距离的无线网关及其通信方法。

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的无线网关，包括电源模块以及与其连接的数字滤波器和网关核心板；连有天线的数字滤波器与网关核心板连接；

数字滤波器用于接收和发送网关核心板的命令/数据并对接收的无线数据进行射频滤波与放大，实现网关核心板对无线数据的收发；

网关核心板用于实现无线数据的传输与协议转换。

所述网关核心板包括CPU以及与其连接的调制解调器、Flash、存储器、物理层芯片；CPU通过物理层芯片与网口连接，通过串口与数字滤波器连接。

所述数字滤波器包括：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。