本实用新型涉及无线传输技术领域，具体涉及一种用于气象数据无线传输的系统。
背景技术：
在高空气象探测系统中，窄带通信体制系统采用u波段从高空至地面接收系统进行数据单向传输，但无法实现地面对高空探测器的指令控制。而现有的传输方式地面雷达建设成本高、操作复杂、应用不灵活。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于气象数据无线传输的系统，能够实现基于l波段的单向远距离窄带无线传输，因此能够实现地面气象站和高空气象观测系统的点对点无线数据传输，从而极大程度上简化操作方式、降低成本和提高数据传输质量及数量。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种用于气象数据无线传输的系统，包括发射调制模块、功放器单元、天线和接收模块。其中，发射调制模块解码提取经过数据转换芯片转换的串口数据，对解码提取的数据进行编码形成调试信号数据，将调试信号数据调制形成l波段射频信号并且将l波段射频信号传输给功放器单元。功放器单元将射频信号放大且传输给天线。天线将放大后的射频信号发射出去。接收模块接收来自天线发射出来的射频信号。
根据本实用新型的用于气象数据无线传输的系统，在发射调制模块、功放器单元、天线和接收模块的配合下，可以将串口数据进行解码提取、编码、调制形成l波段射频信号传输给功放器单元放大后经天线发射出去，通过接收模块完成数据接收工作，从而能够实现基于l波段的单向远距离窄带无线传输，因此能够实现地面气象站和高空气象观测系统的点对点无线数据传输，从而极大程度上简化操作方式、降低成本和提高数据传输质量及数量。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本实用新型的用于气象数据无线传输的系统，在一个优选的实施方式中，发射调制模块包括第一mcu芯片和信号调制单元。第一mcu芯片解码提取经过数据转换芯片转换的串口数据，并对解码提取的数据进行编码形成调试信号数据。此外，第一mcu芯片将调试信号数据传输到信号调制单元。信号调制单元将调试信号数据调制形成l波段射频信号。
这种结构形式的发射调制模块，能够很好地实现发射调制模块的功能，且能够保证数据转换、调制和传输的可靠性。
具体地，在一个优选的实施方式中，功放器单元包括功放电路、低通滤波器、耦合器和天线接口。其中，l波段射频信号由射频线输入到功放电路经过放大后输入到低通滤波器，然后经过耦合器和天线接口通过馈线传输到天线。
这种结构形式的功放器单元，能够对射频信号进行放大，且低通滤波器能够滤除谐波，因而能够有效提高通信距离和信号传输质量。
进一步地，在一个优选的实施方式中，功放电路包括至少两级驱动级。
采用大功率功放器对射频信号进行多级放大，能够进一步确保提高通信距离和信号传输质量。
进一步地，在一个优选的实施方式中，耦合器耦合出正向发射功率和反射功率。
正向发射功率经过检波输出反馈回功放电路，用于功率控制。反射功率输出信号经过检波用来指示天线接口的匹配程度，反射过大时采用降低功率的方式来保护发射机不会被损坏。
具体地，在一个优选的实施方式中，接收模块包括声表谐振器和低噪声放大器。
接收模块的射频前端包括两级接收频段，选择声表谐振器和一个高线性度高增益的低噪声放大器组成，藉以保证接收模块实现极高的灵敏度、线性度及抗干扰性能。
进一步地，在一个优选的实施方式中，接收模块还包括混频器，混频器采用宽带射频混频器。
混频器采用高性能宽带射频混频器，在保证一定的变频损耗的前提下可以提高接收系统的线性度和动态范围，同时还可以自身抵消部分混频所产生的非线性组合频率分量，从而提高了系统的抗干扰性。
进一步地，在一个优选的实施方式中，接收模块还包括带通滤波器、两级中频放大器、中频解调芯片、spi接口和第二mcu芯片。其中，混频器输出的中频信号通过带通滤波器实现一级窄带信道选择，在经过两级中频缓冲放大器进入中频解调芯片，spi接口将经过中频解调芯片解调获得的数字信号传输到第二mcu芯片完成数据接收。
基于上述结构形式的接收模块，能够很好地完成气象数据的点对点无线传输工作，并能够实时便捷地获得数据报文。
具体地，在一个优选的实施方式中，发射调制模块将调试信号数据调制在405mhz射频信号上并与1270mhz进行混频，从而获得频段1665mhz～1690mhz的所述l波段射频信号。
这种调制方式形成的频段在1665mhz～1690mhz的l波段射频信号，能够很好地保证地面气象站和高空气象观测系统的点对点无线数据传输的质量。
具体地，在一个优选的实施方式中，天线为圆极化天线。因此能够使得系统对天线的方位敏感度降低，因而特别适用于气象数据无线电传输的系统。
相比现有技术，本实用新型的优点在于：能够实现基于l波段的单向远距离窄带无线传输，因此能够实现地面气象站和高空气象观测系统的点对点无线数据传输，从而极大程度上简化操作方式、降低成本和提高数据传输质量及数量。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
图1示意性显示了本实用新型实施例的用于气象数据无线传输的系统的框架原理；
图2示意性显示了本实用新型实施例的发射调制模块的框架原理；
图3示意性显示了本实用新型实施例的功放器单元的框架原理；
图4示意性显示了本实用新型实施例的接收模块的框架原理。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
图1示意性显示了本实用新型实施例的用于气象数据无线传输的系统10的框架原理。图2示意性显示了本实用新型实施例的发射调制模块的框架原理。图3示意性显示了本实用新型实施例的功放器单元的框架原理。图4示意性显示了本实用新型实施例的接收模块的框架原理。
如图1所示，本实用新型实施例的用于气象数据无线传输的系统10，包括发射调制模块、功放器单元、天线和接收模块。其中，发射调制模块解码提取经过数据转换芯片转换的串口数据，对解码提取的数据进行编码形成调试信号数据，将调试信号数据调制形成l波段射频信号并且将l波段射频信号传输给功放器单元。功放器单元将射频信号放大且传输给天线。天线将放大后的射频信号发射出去。接收模块接收来自天线发射出来的射频信号。
根据本实用新型实施例的用于气象数据无线传输的系统，在发射调制模块、功放器单元、天线和接收模块的配合下，可以将串口数据进行解码提取、编码、调制形成l波段射频信号传输给功放器单元放大后经天线发射出去，通过接收模块完成数据接收工作，从而能够实现基于l波段的单向远距离窄带无线传输，因此能够实现地面气象站和高空气象观测系统的点对点无线数据传输，从而极大程度上简化操作方式、降低成本和提高数据传输质量及数量。
本实用新型实施例的用于气象数据无线传输的系统10，如图2所示，具体地，发射调制模块将调试信号数据调制在405mhz射频信号上并与1270mhz进行混频，通过低噪声放大器lna之后获得频段1665mhz～1690mhz的l波段射频信号。这种调制方式形成的频段在1665mhz～1690mhz的l波段射频信号，能够很好地保证地面气象站和高空气象观测系统的点对点无线数据传输的质量。
具体地，如图1和图2所示，在本实施例中，发射调制模块包括第一mcu(microcontrollerunit)芯片和信号调制单元。第一mcu芯片解码提取经过数据转换芯片转换的串口数据，并对解码提取的数据进行编码形成调试信号数据。此外，第一mcu芯片将调试信号数据传输到信号调制单元。信号调制单元将调试信号数据调制形成l波段射频信号。这种结构形式的发射调制模块，能够很好地实现发射调制模块的功能，且能够保证数据转换、调制和传输的可靠性。
优选地，在本实施例中，信号调制单元采用先进的数字调制方式，将数据信息调制到相应频率的射频信号上，然后经过相应的通信信道发送出去，可以实现包括fsk、gfsk和ook等方式的调制。
如图3所示，具体地，在本实施例中，功放器单元包括功放电路、低通滤波器、耦合器和天线接口。其中，l波段射频信号由射频线输入到功放电路经过多级放大，将信号放大到50w输出，经过低通滤波器，然后经过耦合器和天线接口通过馈线传输到天线。这种结构形式的功放器单元，能够对射频信号进行放大，且低通滤波器能够滤除谐波，因而能够有效提高通信距离和信号传输质量。优选地，在本实施例中，多级放大功放电路通过第三mcu芯片进行功率调节和参数设置来确保信号放大的便捷性和精准性。进一步地，在本实施例中，功放电路包括至少两级驱动级，优选为三级驱动。采用大功率功放器对射频信号进行多级放大，能够进一步确保提高通信距离和信号传输质量。进一步地，在本实施例中，耦合器耦合出正向发射功率和反射功率。正向发射功率经过检波输出反馈回功放电路，用于功率控制。反射功率输出信号经过检波用来指示天线接口的匹配程度，反射过大时采用降低功率的方式来保护发射机不会被损坏。
如图4所示，具体地，在本实施例中，接收模块包括声表谐振器和低噪声放大器。优选地，放大后的射频信号通过1/4波长天线进入接收模块，接收模块的射频前端包括两级接收频段，选择声表谐振器(1665mhz～1690mhz)和一个高线性度高增益的低噪声放大器lna组成，藉以保证接收模块实现极高的灵敏度、线性度及抗干扰性能。进一步地，在本实施例中，接收模块还包括混频器，混频器采用宽带射频混频器。混频器采用高性能宽带射频混频器，在保证一定的变频损耗的前提下可以提高接收系统的线性度和动态范围，同时还可以自身抵消部分混频所产生的非线性组合频率分量，从而提高了系统的抗干扰性。
进一步地，如图4所示，在本实施例中，接收模块还包括带通滤波器、两级中频放大器、中频解调芯片、spi接口和第二mcu芯片。其中，混频器输出的中频(897mhz)信号通过带通滤波器实现一级窄带信道选择，在经过两级中频缓冲放大器进入中频解调芯片，spi接口将经过中频解调芯片解调获得的数字信号传输到第二mcu芯片完成数据接收工作，最后经由串口输出数据报文。基于上述结构形式的接收模块，能够很好地完成气象数据的点对点无线传输工作，并能够实时便捷地获得数据报文。
具体地，在本实施例中，接收模块采用声表谐振器saw稳频，一次变频架构及超外差接收芯片方案，利用集成芯片内部的低噪音高频放大、混频器、本机振荡、中频放大器、中频滤波器和比较器等电路，对信号欠采样数字化处理，藉以实现对多种数字信号解调，包括fsk、gfsk、ook等。通过串口发送给主机，并通过指示灯来显示各种工作状态。
优选地，在本实施例中，如图1所示，天线采用圆极化天线，能够使得系统对天线的方位敏感度降低，因而特别适用于气象数据无线电传输的系统。
根据上述实施例，可见，本实用新型涉及的用于气象数据无线传输的系统，能够实现基于l波段的单向远距离窄带无线传输，因此能够实现地面气象站和高空气象观测系统的点对点无线数据传输，从而极大程度上简化操作方式、降低成本和提高数据传输质量及数量。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
1.一种用于气象数据无线传输的系统，其特征在于，包括发射调制模块、功放器单元、天线和接收模块；其中，
所述发射调制模块解码提取经过数据转换芯片转换的串口数据，对解码提取的数据进行编码形成调试信号数据，将所述调试信号数据调制形成l波段射频信号并且将所述l波段射频信号传输给所述功放器单元；
所述功放器单元将所述射频信号放大且传输给所述天线；
所述天线将放大后的所述射频信号发射出去；
所述接收模块接收来自所述天线发射出来的所述射频信号。
2.根据权利要求1所述的用于气象数据无线传输的系统，其特征在于，所述发射调制模块包括第一mcu芯片和信号调制单元；
所述第一mcu芯片解码提取经过数据转换芯片转换的串口数据，并对解码提取的数据进行编码形成调试信号数据；此外，所述第一mcu芯片将所述调试信号数据传输到所述信号调制单元；
所述信号调制单元将所述调试信号数据调制形成l波段射频信号。
3.根据权利要求1或2所述的用于气象数据无线传输的系统，其特征在于，所述功放器单元包括功放电路、低通滤波器、耦合器和天线接口；其中，
所述l波段射频信号由射频线输入到所述功放电路经过放大后输入到所述低通滤波器，然后经过所述耦合器和所述天线接口通过馈线传输到所述天线。
4.根据权利要求3所述的用于气象数据无线传输的系统，其特征在于，所述功放电路包括至少两级驱动级。
5.根据权利要求3所述的用于气象数据无线传输的系统，其特征在于，所述耦合器耦合出正向发射功率和反射功率。
6.根据权利要求1或2所述的用于气象数据无线传输的系统，其特征在于，所述接收模块包括声表谐振器和低噪声放大器。
7.根据权利要求6所述的用于气象数据无线传输的系统，其特征在于，所述接收模块还包括混频器，所述混频器采用宽带射频混频器。
8.根据权利要求7所述的用于气象数据无线传输的系统，其特征在于，所述接收模块还包括带通滤波器、两级中频放大器、中频解调芯片、spi接口和第二mcu芯片；其中，
所述混频器输出的中频信号通过所述带通滤波器实现一级窄带信道选择，在经过所述两级中频放大器进入所述中频解调芯片，所述spi接口将经过所述中频解调芯片解调获得的数字信号传输到所述第二mcu芯片完成数据接收。
9.根据权利要求1或2所述的用于气象数据无线传输的系统，其特征在于，所述发射调制模块将所述调试信号数据调制在405mhz射频信号上并与1270mhz进行混频，从而获得频段1665mhz～1690mhz的所述l波段射频信号。
10.根据权利要求1或2所述的用于气象数据无线传输的系统，其特征在于，所述天线为圆极化天线。
技术总结