一種帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器的製作方法

2023-07-06 19:25:36 1

專利名稱：一種帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無線區域網路(以下簡稱WLAN)路由器，尤其是指一種帶電 力線網絡接口的WLAN路由器。
背景技術：
現有的802. 11系列的WLAN產品，使用ISM頻段，具有公用頻率免申請的優勢。但 是由於ISM頻段的使用有功率上的限制，以及還存在2. 4GHz和5. 8GHz高頻傳輸衰減高的 缺陷，使得WLAN無線覆蓋的範圍較小，以及對複雜傳輸環境的穿透性較差。在室內環境中，由於牆體衰減和多經幹擾等的影響，半徑30米的覆蓋範圍也經常 無法達到。目前，普通WLAN路由器中，為了增強網絡覆蓋的穩定性及增加傳輸距離，通常採 用增強WLAN無線信號強度和增加布設網線的方式，即，增加設備自身的發射功率，但是過 強的發射功率所帶來的輻射會給人體安全造成極大的影響，此外需增加成本。現代建築中，在設計建造過程就都已經將電力電纜布設到了每一個房間，並在每 個房間設置了出口。為此，目前普遍採用電力線網絡的傳輸技術。電力線網絡利用1. 6M到30M頻帶範圍傳輸信號。在發送時，利用OFDM調製技術 將用戶數據進行調製，然後在電力線上進行傳輸，在接收端，先經過濾波器將調製信號濾 出，再經過解調.就可得到原通信信號。目前可達到的通信速率依具體設備不同在4. 5M到 200M之間。

實用新型內容本實用新型的目的是為了解決現有WLAN路由器室內網絡覆蓋較差的問題，提供 一種帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，能夠增強WLAN路由器室內網絡的覆蓋範 圍，並且用戶無需增加成本及改變房間結構。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的一種帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，其特徵在於包括WLAN路由器主控板，包含負責乙太網協議的第一乙太網控制晶片；乙太網控制模塊，包含與所述第一乙太網控制晶片通過802. 3協議相連接的隔 離變壓器；與隔離變壓器通過802. 3協議相連接的第二乙太網控制晶片；核心處理模塊，與所述第二乙太網控制晶片通過數據總線相連接；數模轉換模塊，與所述核心處理模塊的數位訊號發送端通過數據總線相連；模數轉換模塊，與所述核心處理模塊的數位訊號接收端通過數據總線相連；耦合模塊，分別與數模轉換模塊的兩個信號輸出端和模數轉換模塊的信號輸入端 相連，並將信號耦合進電力線路中，其採用一個電容器和一個電感器組成的高通濾波器；電源模塊，與電力線路連接，輸出1. 8V，3. 3V和5V的直流工作電源，電力線路為市 電電力線路。[0017]所述隔離變壓器選用Pulse公司的Hl 102隔離變壓器。所述第二乙太網控制晶片選用Realtek公司的RTL8019AS晶片。所述核心處理模塊選用TMS320VCM09的DSP晶片。所述數模轉換模塊選用AD9708數模轉換器。所述模數轉換模塊選用CTL5510模數轉換器。所述電源模塊採用TPS767D301電壓調節器。所述WLAN路由器主控板、乙太網控制模塊、核心處理模塊、數模轉換模塊、模數轉 換模塊、耦合模塊以及電源模塊固定安裝在一個機殼內，機殼後面板置有以下接線口 第1 射頻天線口，第2射頻天線口，乙太網口以及交流電源口。本實用新型的有益效果本WLAN路由器解決了原有路由器在複雜建築環境中覆蓋較差的問題，通過利用 現有的電力纜線，極大了增強了無線區域網路的覆蓋範圍，並有效保證網絡傳輸的穩定性， 節省了重複排線的成本和時間。本WLAN路由器可以作為家庭用戶及辦公室室內無線區域網路的路由器設備，並 提供方便的擴展無線區域網路覆蓋能力的功能，具有安裝調試簡便、信號傳輸穩定、成本增 加少、應用效果明顯的特點。為進一步說明本實用新型的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本實 用新型進行詳細說明。

圖1為本實用新型無線區域網路路由器的結構框圖；圖2為本實用新型無線區域網路路由器機殼後面板的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例的附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。本實用新型在普通WLAN路由器的基礎上，利用HomePlug_AV協議，增加一個電力 線網絡接口，通過利用現有的HomePlug_AV協議，增加普通WLAN路由器對電力線網絡的支 持，實現WLAN無線路由器網絡覆蓋能力和部署能力的擴展。參見圖1，本實用新型的帶電力線網絡接口的WLAN路由器10，包括WLAN路由器主控板(MAIN) 1，提供WLAN網絡管理控制功能，包含負責乙太網協議 的第一乙太網控制晶片(MAC_0)11。乙太網控制模塊(MAC_1)2，包含與第一乙太網控制晶片11通過802. 3協議相連 接的隔離變壓器21，其選用Pulse公司的H1102隔離變壓器；第二乙太網控制晶片22，其 選用Realtek公司的RTL8019AS晶片，執行KhemetlI和IEEE802. 3的乙太網控制功能。 隔離變壓器21與第二乙太網控制晶片22之間採用802. 3協議通信相連接。隔離變壓器 21作用是避免高壓電Q20VAC/380VAC)串入WLAN路由器主控板MAIN⑴。乙太網控制模 塊(MAC_1)2主要具有如下技術指標(1)提供對乙太網傳輸協議802. 3的支持；(2)提供 到下述的核心處理模塊(CORE) 3的DO D15的數據輸入輸出信號；C3)提供到第一以太 網控制晶片(MAC_0) 11的TX_P和ΤΧ_Ν的數據輸出信號；⑷提供到第一乙太網控制晶片(MAC_0) 11的RX_P和RX_N的數據輸入信號。核心處理模塊(CORE) 3，與乙太網控制模塊(MAC_1) 2中的第二乙太網控制晶片22 通過數據總線D0-D15相連接，採用型號為TMS320VCM09的DSP晶片，TMS320VC5409晶片 主要具有如下技術指標⑴144個管腳，3. 3V的片內外設電壓，1. 8V的核心電壓，採用TQFP 封裝格式；(2)多總線結構，採用三組獨立的16-bit數據總線和一組程序總線，數據總線具 有總線保持特性；(3)中央處理單元為40-bit算術邏輯單元(ALU)，包括一個40 — bit的 桶形移位器和兩個獨立的40-bit累加器(ACCA和ACCB)，17xl7_bit並行乘法器，連接一個 40 一 bit的專用加法器，比較、選擇存儲單元(CSSU)用於Viterbi解碼器的累加一比較一 選擇運算，指數編碼器在一個周期罩計算40位累加器的指數值，各種CPU寄存器等；(4)存 儲器單元由三個獨立的可選擇空間組成程序、數據和I/O空間；( 存儲器映射寄存器，這 些眾多的寄存器位於數據存儲空間的第0頁，以簡化對它們的訪問；(6)片內外設包括通用 T/0引腳(ΒΙ0和XF)，軟體可編程等待狀態發生器，可編程塊切換邏輯，主機接口(ΗΡΙ)，硬 件定時器和串口 ；(7)外部總線接口 VCM09還支持指令循環和塊循環；存儲塊移動指令， 提供了更好的程序和數據管理；支持32位長操作數指令；三種節電模式(IDLE1，IDLE2， IDLE3)可選；12. 5ns定點單指令執行周期(80MHz)和IOns定點單指令執行周期(IOOMHZ)。數模轉換模塊(DAC) 4，與核心處理模塊3的數位訊號發送端通過數據總線D0-D7 相連，將核心處理模塊3發送的數位訊號轉換為模擬信號，其選用AD9708數模轉換器，主 要具有如下技術指標(1)內部集成了 +1. 2V參考電壓、運算控制放大器、電流源和鎖存器； (2)觸發方式為沿觸發(上升沿觸發)；( 輸入建立時間ts = 2. Ons ； (4)輸入保持時問 t0 = 1. 5ns ； (5)時鐘的脈衝寬度tLPff = 3. 5ns ； (6)輸出建立時間tST = 35ns ； (7)輸出 延遲時間tPD = 1. Ons0模數轉換模塊(ADC) 5，與核心處理模塊3的數位訊號接收端通過數據總線D0-D7 相連，將電源線路8傳輸的模擬信號通過下面要提到的耦合模塊6耦合進來的模擬信號轉 換為數位訊號，並將轉換後的數位訊號通過數據總線D0-D7送到核心處理模塊3，其選用 CTL5510模數轉換器，主要具有如下技術指標(1)內含時鐘發生器、內部基準電壓分壓器、 高4位採樣比較器、編碼器、鎖存器、兩套低4位採樣比較器、編碼器等構成；( 在每一個 時鐘信號下降沿採集模擬輸入信號，第N次採集的數據經過2. 5個時鐘周期的延遲之後，將 送到內部數據總線上；(3)TLC5510數模轉換器的最小採樣速率可以達到20MSPS。耦合模塊(COIL) 6，分別與數模轉換模塊4的兩個信號輸出端(Ι0Τ_Α，Ι0Τ_Β)和 模數轉換模塊5的信號輸入端(A_IN)相連，耦合模塊6將信號耦合進電力線路20中，上述 數模轉換模塊4的兩個信號輸出端(Ι0Τ_Α，Ι0Τ_Β)是差模輸出形式，輸出的是模擬信號； 上述模數轉換模塊5的信號輸入端(A_IN)是接收通過耦合模塊6進來的電源線路8傳輸 的模擬信號。其採用一個電容器和一個電感器組成的高通濾波器，主要具有如下技術指標 (1)使用共模並聯電容耦合方式，用雙副邊耦合變壓器代替傳統的單邊耦合變壓器；(2)耦 合網絡的特性對變壓器阻抗的依賴性減少；C3)具有寬帶和低滾降效應；電源模塊(PWR)7，與電力線路20連接，輸出本實用新型的WLAN路由器工作所需的 1. 8V，3. 3V和5V的直流工作電源，其採用TPS767D301電壓調節器，TPS767D301是單輸入雙 輸出，主要具有如下技術指標輸入為220VAC/380VAC的交流電，輸出為5V、3. 3V和1. 8V直 流電壓。電力線路20為市電電力線路。[0040]上述帶電力線網絡接口的WLAN路由器的主要功能就是通過與主控板MAIN連接的 通過HomePlug_AV增加的電力線網絡接口，提供普通WLAN路由器更靈活的部署能力，便於 擴展網絡覆蓋的能力。上述WLAN路由器主控板1、乙太網控制模塊2、核心處理模塊3、數模轉換模塊4、 模數轉換模塊5、耦合模塊6以及電源模塊7組成的WLAN路由器10固定安裝在一個機殼 內(未圖示)，機殼後面板的結構示意圖參見圖2，如圖所示，本WLAN路由器的後面板置有 以下接線口 第1射頻天線口(ANTl) 201，第2射頻天線口 (ANT2)202，乙太網口 (LAN) 203， 交流電源口(POWER) 204。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新 型的目的，而並非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質範圍內，對以上所述 實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權利要求的範圍內。
權利要求1.一種帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，其特徵在於包括 WLAN路由器主控板(1)，包含負責乙太網協議的第一乙太網控制晶片(11)；乙太網控制模塊0)，包含與所述第一乙太網控制晶片(11)通過802.3協議相連 接的隔離變壓器；與隔離變壓器(21)通過802. 3協議相連接的第二乙太網控制晶片 (22)；核心處理模塊(3)，與所述第二乙太網控制晶片0 通過數據總線相連接； 數模轉換模塊G)，與所述核心處理模塊(3)的數位訊號發送端通過數據總線相連； 模數轉換模塊(5)，與所述核心處理模塊(3)的數位訊號接收端通過數據總線相連； 耦合模塊(6)，分別與數模轉換模塊(4)的兩個信號輸出端和模數轉換模塊( 的信號 輸入端相連，並將信號耦合進電力線路OO)中，其採用一個電容器和一個電感器組成的高 通濾波器；電源模塊(7)，與電力線路OO)連接，輸出1.8V，3. 3V和5V的直流工作電源，電力線路 (20)為市電電力線路。
2.如權利要求1所述的帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，其特徵在於 所述隔離變壓器選用Pulse公司的H1102隔離變壓器。
3.如權利要求1所述的帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，其特徵在於 所述第二乙太網控制晶片02)選用Realtek公司的RTL8019AS晶片。
4.如權利要求1所述的帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，其特徵在於 所述核心處理模塊選用TMS320VCM09的DSP晶片。
5.如權利要求1所述的帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，其特徵在於 所述數模轉換模塊(4)選用AD9708數模轉換器。
6.如權利要求1所述的帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，其特徵在於 所述模數轉換模塊( 選用CTL5510模數轉換器。
7.如權利要求1所述的帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，其特徵在於 所述電源模塊(7)採用TPS767D301電壓調節器。
8.如權利要求1所述的帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，其特徵在於 所述WLAN路由器主控板(1)、乙太網控制模塊O)、核心處理模塊(3)、數模轉換模塊G)、模數轉換模塊(5)、耦合模塊(6)以及電源模塊(7)固定安裝在一個機殼內，機殼後面 板置有以下接線口 第1射頻天線口 001)，第2射頻天線口 002)，乙太網口(203)以及交 流電源口 (204)。
專利摘要一種帶電力線網絡接口的無線區域網路路由器，涉及一種路由器，解決現有WLAN路由器室內網絡覆蓋較差的問題，包含順序連接的WLAN路由器主控板、乙太網控制模塊、核心處理模塊，以及與核心處理模塊連接的數模轉換模塊及模數轉換模塊，與數模轉換模塊及模數轉換模塊連接並將信號耦合進電力線路中的耦合模塊及提供工作電源的電源模塊。本WLAN路由器在普通WLAN路由器基礎上，利用HomePlug_AV協議，增加一個電力線網絡接口，實現WLAN無線路由器網絡覆蓋能力和部署能力的擴展。
文檔編號H04W88/14GK201937843SQ20112002895
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月27日 優先權日2011年1月27日
發明者陳海龍 申請人:上海寬岱電訊科技發展有限公司