基于wlan的無纜地震儀的數(shù)據(jù)傳輸裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于WLAN的無纜地震儀數(shù)據(jù)傳輸裝置，是由AT91RM9200經(jīng)物理層接口芯、無線網(wǎng)絡(luò)處理單元、無線收發(fā)器分別連接功率放大器和低噪聲放大器，功率放大器和低噪聲放大器分別經(jīng)收發(fā)切換器與天線連接，收發(fā)切換器經(jīng)無線收發(fā)器與功率放大器連接構(gòu)成。與無纜存儲式地震儀原有的2.4GHz通信模塊相比，距離由原有的幾十米到200多米提高至1000米左右，速度也由原來的300～400KBit/s提高至現(xiàn)在的2～2.5MBit/s，大幅度提高了無纜地震儀的無線通信的距離和速度。滿足了野外無纜地震儀數(shù)據(jù)實時回收的需求。
【專利說明】
基于WLAN的無纜地震儀的數(shù)據(jù)傳輸裝置
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本實用新型涉及一種地震勘探儀器中無線傳輸技術(shù)，尤其是適用于無纜地震儀野外遠距離實時回收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]地震勘探作為地球物理勘探的一種重要方法，廣泛應(yīng)用于油氣、金屬、煤等資源的尋找以及斷裂、突水等地質(zhì)災(zāi)害的超前預(yù)測等領(lǐng)域。自從地震勘探誕生以來，有纜采集技術(shù)在油氣資源勘察中發(fā)揮了重要作用，但是隨著探測難度的增加與新技術(shù)的應(yīng)用，有纜地震勘探系統(tǒng)很難滿足日益增長的高密度、大三維和深部探測的勘探需求。因此無纜存儲式地震儀在一些復(fù)雜的地震勘探中的得到了一定的應(yīng)用，因為無纜存儲式地震儀在野外不需要大線，減輕了野外儀器布置的工作量，同時，減少了 HSE風(fēng)險以及電纜維修和檢修停工的風(fēng)險，所以無纜存儲式地震儀被預(yù)測為下一代地震勘探儀器的發(fā)展方向。
[0003]有纜地震儀的數(shù)據(jù)傳輸通過有線進行傳輸，能夠?qū)ΜF(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行實時的監(jiān)視和記錄，但是無纜地震儀由于沒有實時監(jiān)視記錄和常用的現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)控手段，因此限制了其在地震勘探領(lǐng)域的進一步發(fā)展，所以解決無纜存儲式地震儀的通信技術(shù)將在一定程度上推動無纜存儲式地震儀在地震勘探領(lǐng)域的發(fā)展。
[0004]目前主流的無線通信技術(shù)有GPRS、Zigbee、藍牙和WiFi等，綜合考慮成本和實用性，WiFi都是目前比較成熟的且具有高性價比的無線通信技術(shù)。而且隨著近幾年WiFi通信技術(shù)的發(fā)展，其通信頻段已從傳統(tǒng)上的2.4GHz逐步向5GHz的通信發(fā)展，其通信協(xié)議也從802.1 la/b/g/n逐步發(fā)展為802.1lac,其通信距離和通信速度都有了較為明顯的提高，其通信頻段也在不斷的擴展，所以基于WLAN的無線通信技術(shù)將成為解決無纜存儲式地震儀的通信問題的重要技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本實用新型的目的就在于針對上述現(xiàn)有無纜存儲式地震儀通信的不足，提出的一種能夠遠距離回收實時數(shù)據(jù)的基于WLAN的無纜地震儀的數(shù)據(jù)傳輸裝置。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]基于WLAN的無纜地震儀的數(shù)據(jù)傳輸裝置，是由AT91RM9200經(jīng)物理層接口芯片1、無線網(wǎng)絡(luò)處理單元2、無線收發(fā)器3分別連接功率放大器4和低噪聲放大器5，功率放大器4和低噪聲放大器5分別經(jīng)收發(fā)切換器6與天線7連接，收發(fā)切換器6經(jīng)無線收發(fā)器3與功率放大器4連接，無線收發(fā)器3與低噪聲放大器5連接構(gòu)成。
[0008]有益效果:
[0009]通信系統(tǒng)的通信頻段采用的是5.8GHz(5.725?5.825GHz)，其最大等效輻射功率為33dBm，采用了多輸入多輸出的MMO技術(shù)，與無纜存儲式地震儀的原有的2.4GHz通信模塊相比，距離由原有的幾十米到200多米提高至1000米左右，速度也有原來的300?400KBit/s提高至現(xiàn)在的2?2.5MBit/s，大幅度提高了無纜地震儀的無線通信的距離和速度。滿足了野外無纜地震儀數(shù)據(jù)實時回收的需求。
【附圖說明】
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[0010]圖1基于WLAN的無纜地震儀的數(shù)據(jù)傳輸裝置結(jié)構(gòu)框圖
[0011]圖2LXT971ALE電路圖
[0012]圖3 AR9220的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖
[0013]圖4 SST11LP12的功率放大電路
[0014]圖5 SKY85601內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖
【具體實施方式】
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[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的詳細說明:
[0016]基于WLAN的無纜地震儀的數(shù)據(jù)傳輸裝置，是由AT91RM9200經(jīng)物理層接口芯片1、無線網(wǎng)絡(luò)處理單元2、無線收發(fā)器3分別連接功率放大器4和低噪聲放大器5，功率放大器4和低噪聲放大器5分別經(jīng)收發(fā)切換器6與天線7連接，收發(fā)切換器6經(jīng)無線收發(fā)器3與功率放大器4連接，無線收發(fā)器3與低噪聲放大器5連接構(gòu)成。
[0017]在該裝置包括有線傳輸單元和無線傳輸單元。有線傳輸包括兩部分功能，一方面實現(xiàn)與無線通信模塊的通信，數(shù)據(jù)通過有線傳輸至無線通信單元后進行數(shù)據(jù)無線傳輸;另一方面有線傳輸作為無纜地震儀回收數(shù)據(jù)的重要方式。基于WLAN的無線傳輸單元包括無線網(wǎng)絡(luò)處理單元和無線模塊射頻電路設(shè)計。無線網(wǎng)絡(luò)處理單元是無線傳輸模塊的核心控制器，無線模塊射頻電路包括無線收發(fā)器，功率放大器低噪聲放大器以及收發(fā)切換器及天線，無線模塊射頻電路決定數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，距離和速度。該實用新型設(shè)計滿足了無纜地震儀野外勘探的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)男枨蟆?br>[0018]通過以AT91RM9200為核心的有線以太網(wǎng)通信系統(tǒng)與以無線網(wǎng)絡(luò)處理單元為核心的5.SGHz無線通信模塊結(jié)合的方式共同組合為無纜存儲式地震儀的無線傳輸系統(tǒng)。
[0019]有線通信系統(tǒng)單元，如圖1所示，包括兩部分，以ARM9為核心的AT91RM9200，該芯片內(nèi)部集成以太網(wǎng)控制器，與物理層接口芯片I結(jié)合后組成有線以太網(wǎng)傳輸；
[0020]基于WLAN的5.SGHz無線通信模塊，如圖1所示，無線通信模塊主要有無線網(wǎng)絡(luò)處理單元2，無線收發(fā)器3，功率放大模塊4，低噪聲放大模塊5，收發(fā)切換器6以及天線7。
[0021 ]以AT91RM9200為核心的無纜存儲式地震儀將采集的數(shù)據(jù)通過ARM內(nèi)部集成的以太網(wǎng)控制器和外部擴展的物理層接口芯片I組成的有線傳輸將數(shù)據(jù)發(fā)送給基于WLAN的5.SGHz無線通信模塊，無線收發(fā)器3可以控制功率放大電路4的增益調(diào)節(jié)發(fā)射功率，達到通信距離和通信范圍的調(diào)節(jié)，無線收發(fā)器3控制低噪聲放大電路5的放大倍數(shù)對接收的信號進行放大，同時無線收發(fā)器3可以通過控制收發(fā)切換器6控制信號收發(fā)電路。
[0022]基于WLAN的無纜地震儀的無線傳輸裝置結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，是以AT91RM9200為核心的無纜地震儀，其主控芯片AT91RM9200自帶有以太網(wǎng)控制器，但是沒有提供以太網(wǎng)物理層接口，與物理層接口芯片LXT971ALE連接后組成了有線以太網(wǎng)傳輸，LXT971ALE電路圖如圖2所示。
[0023]5GHz是國家近幾年開放的WiFi頻段，與2.4GHz頻段的WiFi相比，5GHz限制的發(fā)射功率更大，5.745?5.825GHz最大輻射功率為33dBm，即2W。信道寬度也從原來的2.4GHz的20MHz的信道上升為現(xiàn)在的40MHz，80MHz，其通信速度也從54Mbps/s到現(xiàn)在的1.3Gbps/s，所以5GHz頻段更適合于遠距離，大數(shù)據(jù)的傳輸，5GHz更適合于大規(guī)模復(fù)雜的地震勘探。
[0024]無線通信模塊的設(shè)計要充分考慮頻段，速度，距離，信道容量等因素。無線網(wǎng)絡(luò)處理單元的選擇要充分考慮這些因素，AR7130支持802.1ln,支持5G頻段，支持M頂O技術(shù)等，所以選擇AR7130作為無線網(wǎng)絡(luò)處理單元。無線收發(fā)器與數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，頻率，通路和傳輸速率以及輸出功率，靈敏度以及功耗等因素都有關(guān)系，因此在該方案中選擇AR9220作為無線收發(fā)芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示，AR9220支持802.1ln,兼容802.llb/g，支持5GHz頻段，支持2*2ΜΠ?)技術(shù)，支持20MHz和40MHz帶寬等，所以選擇AR9220作為無線收發(fā)器。功率是影響數(shù)據(jù)傳輸距離的重要因素，所以功率放大器的選取對于無線通信模塊至關(guān)重要，在該方案中選取SSTl ILPl 2，該芯片是5GHz通信模塊設(shè)計專用芯片，其功率放大電路如圖4所示。低噪聲放大電路將無線模塊接收到的信號進行放大，收發(fā)切換電路對無線模塊的發(fā)射和接收進行切換，選擇SKY85601芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示，內(nèi)部集成了低噪聲放大電路和收發(fā)切換電路。該實用新型設(shè)計能夠大幅度提高無纜存儲式地震儀通信距離和通信速度，滿足無纜地震儀野外實時傳輸?shù)男枨蟆?br>【主權(quán)項】
1.一種基于WLAN的無纜地震儀的數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，是由AT91RM9200經(jīng)物理層接口芯片(I)、無線網(wǎng)絡(luò)處理單元(2)、無線收發(fā)器(3)分別連接功率放大器(4)和低噪聲放大器(5)，功率放大器(4)和低噪聲放大器(5)分別經(jīng)收發(fā)切換器(6)與天線(7)連接，收發(fā)切換器(6)經(jīng)無線收發(fā)器(3)與功率放大器(4)連接，無線收發(fā)器(3)與低噪聲放大器(5)連接構(gòu)成。
【文檔編號】H04B1/40GK205490534SQ201620216609
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】陳祖斌, 文曉哲, 朱倩鈺, 李娜, 王鋆晟, 王洪超
【申請人】吉林大學(xué)