基于EC20W5500的通信装置的制作方法

本实用新型涉及通信领域，具体涉及基于EC20W5500的通信装置。

背景技术：

通信基站，又名无线基站，是指与用户手机进行通信的低功率无线天线，根据其服务范围大小及用户多少，发射功率从几瓦到上百瓦不等。一般情况下，基站天线被安装在离地面15-50米的建筑物或发射塔上。通信基站通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。基站是移动通信中组成蜂窝小区的基本单元，完成移动通信网和移动通信用户之间的通信和管理功能。

广义的通信基站，是基站子系统(BSS，BaseStationSubsystem)的简称。以GSM网络为例，包括基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC)。一个基站控制器可以控制十几以至数十个基站收发信机。而在WCDMA等系统中，类似的概念称为NodeB和RNC。

狭义的通信基站，即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。

但是由于通信基站的穿透力、传输距离都有限，在如今高楼耸立的城市中，由于建筑物的密集、通信基站的修建个数少、其通信覆盖面积有限，导致很多办公楼里的信号很弱，甚至会没有信号；更普遍的一个情况是由于通信基站的向地面的穿透力较弱，导致地下停车场的信号很弱甚至普遍没有信号，导致出现通信的空白区域，不利于办公以及生活。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，目的在于提供基于EC20W5500的通信装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

基于EC20W5500的通信装置，包括有源天线、基站信号接收模块、4G模块EC20、第二电源、USB接口模块、基站信号发射模块、以太网接口模块W5500、微控制器、第一电源、定向天线，所述有源天线与基站信号接收模块通信双向连接，所述基站信号接收模块与4G模块EC20通信双向连接，所述USB接口模块与4G模块EC20通信双向连接，所述4G模块EC20与基站信号发射模块通信双向连接，所述基站信号发射模块与定向天线通信双向连接，以太网接口模块W5500与基站信号发射模块通信双向连接，所述微控制器与以太网接口模块W5500通信双向连接；所述第一电源与微控制器连接，第二电源与4G模块EC20连接；其中，

所述有源天线用于接收从通信基站发送的信号；所述基站信号接收模块用于接收有源天线的信号并将接收的信号进行滤波、放大、降低频率、模数转换处理；所述4G模块EC20用于接收来自基站信号接收模块的信号并将接收的信号转发至基站信号发射模块；所述基站信号发射模块用于接收4G模块EC20发送的信号并将该信号进行放大和调制后传输至定向天线；所述定向天线用于接收基站信号发射模块发送的信号并将该信号以电磁波的形式定向的辐射到空间中；所述以太网接口模块W5500用于联网；所述微控制器用于控制以太网接口模块W5500；所述第一电源用于为微控制器供电；所述第二电源用于为4G模块EC20供电。

在生活工作中，在地下停车场的信号基本上是没有的，而这种现状持续了很久基本上没有改变；在办公楼密集的城市区域，办公室里的信号很差，这样导致了在与客户或者同事沟通时信号断断续续无法正常进行工作上的交流，降低工作效率。本实用新型为了解决上述问题，通过有源天线与通信基站建立通信信道，再通过基站信号接收模块对有源天线接收的信号进行滤波、放大、混频、模数转换等处理后，传送至4G模块EC20，4G模块EC20作为中转站相当于小通信基站，4G模块EC20的信息发送至基站信号发射模块，基站信号发射模块对信号进行放大、调制、震荡等处理再通过定向天线建立通信通道；本实用新型安装在地下室或者办公楼内部，其所处的位置信号强度较弱，使用有源天线(有源天线的信号接收能力比手机类移动终端要强)能够保证时刻都能与通信基站连接，但是其信号强度是有限的，为了更好的保证有源天线提供的信号强度的利用率，使用定向天线向地下停车场或办公楼建立通信通道，定向天线是有方向性的，能够加强相应方向上的信号强度，但是除去该方向的其他方向上的信号就会很弱甚至没有。有可能某些时候通过有源天线和定向天线建立的通信信道也很差，为了避免出现通信强度不稳定，设置以太网接口模块W5500，可以保证能够跟网络联通，在一定程度上保证该位置的信号通信强度。

进一步地，基站信号接收模块包括声表面滤波器、低噪声放大器、混频器、阻塞抑制滤波器、模拟信道均衡器、可编程增益放大器、模数转换器，所述声表面滤波器、低噪声放大器、混频器、阻塞抑制滤波器、模拟信道均衡器、可编程增益放大器、模数转换器依次连接，所述有源天线与声表面滤波器连接，所述模数转换器与4G模块EC20连接。

有源天线接收到信号后，将该信号通过声表面滤波器，声表面滤波器利用输入与输出换能器将电波的输入信号转换为电的信号，以达到过滤不必要的信号及杂讯，提升收讯品质；低噪声放大器是噪声系数很低的放大器，可以兼顾低噪声和高增益的要求，通常是采用共发射极-基极联的低噪声放大器；混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混频，当混频的频率等于中频时，可以通过中频放大器进行放大，被放大后的中频信号经过阻塞抑制滤波器降低信号的次同步谐振，信号经过模拟信道均衡器时为了使包括模拟信道均衡器在内的整个系统的总频率特性满足无码间干扰的传输条件，信号再经过程可编程增益放大器是为了在后续模数转换器进行模数转换时使模数转换器满量程信号达到均一化，从而大大提高测量精度，信号再经过模数变换后转换为数字信号经由4G模块EC20处理。

进一步地，基站信号发射模块包括音频放大器、调制器、高频振荡器、高频放大器，所述音频放大器、调制器、高频振荡器、高频放大器依次连接，所述音频放大器与4G模块EC20连接，所述音频放大器与以太网接口模块W5500连接，所述高频放大器与定向天线连接。

经过4G模块EC20的信号再经过音频放大器将其变为音频信号再加以放大，高频振荡器产生高频正弦波信号作为本振信号，调制器将需要传送的信号搭乘到高频正弦波信号上，让高频信号的幅度或者频率随音频信号的变化而变化，从而产生一种新的已调信号，高频放大器将调制后的信号放大，增加能量再通过定向天线将已调信号以电磁波的形式辐射到空间去。

进一步地，定向天线的个数为1个或2个或3个。考虑到地下停车场，停车场的空旷空间属于狭长的，有两种方式可以安装，一种是在两端各设置一个定向天线，定向天线朝向中间，另一种是两个定向天线背向设置在中间，两个定向天线朝向两端；停车场或者办公楼内部多成直角空间分布，在直角空间的中部设置三个定向天线，三个定向天线朝向不同的一方，以覆盖最广的面积。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本实用新型通过有源天线、基站信号接收模块、4G模块EC20、第二电源、USB接口模块、基站信号发射模块、以太网接口模块W5500、微控制器、第一电源、定向天线将外部的通信基站的信号接收后再在停车场或者办公大楼内进行辐射，减小或者避免停车场以及办公大楼内出现通信盲区。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型基站信号接收模块结构示意图；

图3为本实用新型基站信号发送模块结构示意图；

图4为本实用新型以太网接口模块W5500接口电路结构示意图；

图5为本实用新型微控制器电路结构示意图；

图6为本实用新型第二电源电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1至图6所示，基于EC20W5500的通信装置，包括有源天线、基站信号接收模块、4G模块EC20、第二电源、USB接口模块、基站信号发射模块、以太网接口模块W5500、微控制器、第一电源、定向天线，所述有源天线与基站信号接收模块通信双向连接，所述基站信号接收模块与4G模块EC20通信双向连接，所述USB接口模块与4G模块EC20通信双向连接，所述4G模块EC20与基站信号发射模块通信双向连接，所述基站信号发射模块与定向天线通信双向连接，以太网接口模块W5500与基站信号发射模块通信双向连接，所述微控制器与以太网接口模块W5500通信双向连接；所述第一电源与微控制器连接，第二电源与4G模块EC20连接；其中，

所述有源天线用于接收从通信基站发送的信号；所述基站信号接收模块用于接收有源天线的信号并将接收的信号进行滤波、放大、降低频率、模数转换处理；所述4G模块EC20用于接收来自基站信号接收模块的信号并将接收的信号转发至基站信号发射模块；所述基站信号发射模块用于接收4G模块EC20发送的信号并将该信号进行放大和调制后传输至定向天线；所述定向天线用于接收基站信号发射模块发送的信号并将该信号以电磁波的形式定向的辐射到空间中；所述以太网接口模块W5500用于联网；所述微控制器用于控制以太网接口模块W5500；所述第一电源用于为微控制器供电；所述第二电源用于为4G模块EC20供电，如图6所示，典型输出电压为3.8V，负载电流峰值达到3A。

在生活工作中，在地下停车场的信号基本上是没有的，而这种现状持续了很久基本上没有改变；在办公楼密集的城市区域，办公室里的信号很差，这样导致了在与客户或者同事沟通时信号断断续续无法正常进行工作上的交流，降低工作效率。本实用新型为了解决上述问题，通过有源天线与通信基站建立通信信道，再通过基站信号接收模块对有源天线接收的信号进行滤波、放大、混频、模数转换等处理后，传送至4G模块EC20，4G模块EC20作为中转站相当于小通信基站，4G模块EC20的信息发送至基站信号发射模块，基站信号发射模块对信号进行放大、调制、震荡等处理再通过定向天线建立通信通道；本实用新型安装在地下室或者办公楼内部，其所处的位置信号强度较弱，使用有源天线(有源天线的信号接收能力比手机类移动终端要强)能够保证时刻都能与通信基站连接，但是其信号强度是有限的，为了更好的保证有源天线提供的信号强度的利用率，使用定向天线向地下停车场或办公楼建立通信通道，定向天线是有方向性的，能够加强相应方向上的信号强度，但是除去该方向的其他方向上的信号就会很弱甚至没有。有可能某些时候通过有源天线和定向天线建立的通信信道也很差，为了避免出现通信强度不稳定，设置以太网接口模块W5500，可以保证能够跟网络联通，在一定程度上保证该位置的信号通信强度。

进一步地，基站信号接收模块包括声表面滤波器、低噪声放大器、混频器、阻塞抑制滤波器、模拟信道均衡器、可编程增益放大器、模数转换器，所述声表面滤波器、低噪声放大器、混频器、阻塞抑制滤波器、模拟信道均衡器、可编程增益放大器、模数转换器依次连接，所述有源天线与声表面滤波器连接，所述模数转换器与4G模块EC20连接。

有源天线接收到信号后，将该信号通过声表面滤波器，声表面滤波器利用输入与输出换能器将电波的输入信号转换为电的信号，以达到过滤不必要的信号及杂讯，提升收讯品质；低噪声放大器是噪声系数很低的放大器，可以兼顾低噪声和高增益的要求，通常是采用共发射极-基极联的低噪声放大器；混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混频，当混频的频率等于中频时，可以通过中频放大器进行放大，被放大后的中频信号经过阻塞抑制滤波器降低信号的次同步谐振，信号经过模拟信道均衡器时为了使包括模拟信道均衡器在内的整个系统的总频率特性满足无码间干扰的传输条件，信号再经过程可编程增益放大器是为了在后续模数转换器进行模数转换时使模数转换器满量程信号达到均一化，从而大大提高测量精度，信号再经过模数变换后转换为数字信号经由4G模块EC20处理。

进一步地，基站信号发射模块包括音频放大器、调制器、高频振荡器、高频放大器，所述音频放大器、调制器、高频振荡器、高频放大器依次连接，所述音频放大器与4G模块EC20连接，所述音频放大器与以太网接口模块W5500连接，所述高频放大器与定向天线连接。

经过4G模块EC20的信号再经过音频放大器将其变为音频信号再加以放大，高频振荡器产生高频正弦波信号作为本振信号，调制器将需要传送的信号搭乘到高频正弦波信号上，让高频信号的幅度或者频率随音频信号的变化而变化，从而产生一种新的已调信号，高频放大器将调制后的信号放大，增加能量再通过定向天线将已调信号以电磁波的形式辐射到空间去。

进一步地，定向天线的个数为1个或2个或3个。考虑到地下停车场，停车场的空旷空间属于狭长的，有两种方式可以安装，一种是在两端各设置一个定向天线，定向天线朝向中间，另一种是两个定向天线背向设置在中间，两个定向天线朝向两端；停车场或者办公楼内部多成直角空间分布，在直角空间的中部设置三个定向天线，三个定向天线朝向不同的一方，以覆盖最广的面积。

本实施例中，声表面滤波器采用SF-0942T3-C13，低噪声放大器采用HMC902，混频器采用MAX2681EUT+T，阻塞抑制滤波器采用SSR阻塞抑制滤波器，模拟信道均衡器采用GEQ，可编程增益放大器采用DG1022，模数转换器采用ADC0809CCN，音频放大器采用SC8002B，调制器采用4N35，高频振荡器采用9018，高频放大器采用HD29985。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。