一種遠距離圖像傳輸系統的製作方法
2023-07-26 16:06:06 1
本實用新型涉及圖像傳輸領域，尤其涉及一種遠距離圖像傳輸系統。
背景技術：
無線圖像傳輸系統不僅在軍事上有著重要的用途，而且在安防監控、醫療支持、搶險救災等民用流域都有著廣泛的應用。目前，高清攝像機和高帶寬無線傳輸設備的配合會逐漸成為圖像傳輸的趨勢。雖然無線網絡(Wireless Fidelity，WiFi)基於802.22b標準，最大的優點是傳輸速度較高，可以達到11Mbps，有效傳輸距離較短，因此，基於WiFi的圖像傳輸系統的傳輸距離仍然有限，在很多應用場景中不能夠滿足圖像傳輸的距離要求。
技術實現要素：
有鑑於此，本實用新型的目的是提出一種遠距離圖像傳輸系統，以解決圖像不能夠遠距離傳輸的問題。
為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案：
本實用新型實施例提供了一種遠距離圖像傳輸系統，包括：圖像信息採集模塊、連接於圖像信息採集模塊的圖像信息發送模塊，和與圖像信息發送模塊無線連接的圖像信息接收模塊，其中，
所述圖像信息發送模塊具體包括：第一數據轉換器、第一匹配電路、第二匹配電路、第一發送放大器、第三匹配電路、第一接收放大器、第一開關和第一天線，其中：
所述第一數據轉換器，與所述圖像信息採集模塊連接，用於將組成圖像和視頻的數位訊號轉換成射頻信號；
所述第一匹配電路，連接於所述第一數據轉換器和第一發送放大器的輸入端之間，用於實現所述第一數據轉換器的輸出電阻和所述第一發送放大器的輸入電阻的阻抗轉換，並增強所述射頻信號的信號強度；
所述第一發送放大器用於增強所述射頻信號的輸出功率，其輸出端通過第三匹配電路與用於控制信號傳輸的第一開關連接，所述第三匹配電路用於匹配第一發送放大器的輸出阻抗，並增強所述射頻信號的信號強度；
所述第一開關還與第一數據轉換器連接，用於接收來自第一數據轉換器關於數模信號傳輸的控制信號，用於控制第一開關的開啟和關閉；
所述第一天線與第一開關連接，用於在第一開關開啟時以無線方式將所述射頻信號發送至圖像信息接收模塊，或者接收外部控制信號；
所述第一接收放大器的輸入端與第一開關連接，輸出端通過第二匹配電路與第一數據轉換器連接，用於為接收到的所述外部控制信號提高增益，並降低噪聲係數；
所述第二匹配電路，用於實現所述第一接收放大器的輸出電阻和所述第一數據轉換器的輸入電阻的阻抗轉換，並增強接收到的所述外部控制信號的信號強度；
所述圖像信息接收模塊具體包括：第二數據轉換器、第四匹配電路、第五匹配電路、第二發送放大器、第六匹配電路、第二接收放大器、第二開關和第二天線，其中：
所述第二天線與第二開關連接，用於在第二開關開啟時以無線方式接收來自所述圖像信息發送模塊發送的所述射頻信號；
所述第二接收放大器的輸入端與第二開關連接，輸出端通過第五匹配電路與第二數據轉換器連接，用於為接收到的所述射頻信號提高增益，並降低噪聲係數；
所述第五匹配電路，用於實現所述第二接收放大器的輸出電阻和所述第二數據轉換器的輸入電阻的阻抗轉換，並增強接收到的所述射頻信號的信號強度；
所述第二數據轉換器，與所述第五匹配電路和所述第四匹配電路連接，用於將所述射頻信號轉換成數位訊號；
所述第四匹配電路，連接於所述第二數據轉換器和第二發送放大器的輸入端之間，用於實現所述第二數據轉換器輸出電阻和所述第二發送放大器輸入電阻的阻抗轉換，並增強所述數位訊號的信號強度；
所述第二發送放大器用於增強所述數位訊號的輸出功率，其輸出端通過第六匹配電路與第二開關連接；
所述第六匹配電路用於匹配第二發送放大器的輸出阻抗，並增強所述數位訊號的信號強度；
所述第二開關還用於接收來自第二數據轉換器關於數模信號傳輸的控制信號，用於控制第二開關的開啟或關閉；
所述第二天線還用於在第二開關開啟時將所述數位訊號發出。
進一步地，所述第一匹配電路具體包括：第一電感、第二電感、第三電感、第四電感、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容和第五電容，其中：
所述第一數據轉換器的第一數據接口與所述第一電感的第一端、所述第一電容的第一端和所述第二電容的第一端連接；所述第一數據轉換器的第二數據接口與所述第二電感的第一端、所述第二電容的第二端和所述第三電容的第一端連接；所述第一電感的第二端和所述第二電感的第二端與電源連接；所述第一電容的第二端與第四電容的第一端和第四電感的第一端連接；所述第三電容的第二端與所述第三電感的第一端和第所述五電容的第一端連接；所述第三電感的第二端與所述第四電容的第二端連接並接地；所述第四電感的第二端和所述第五電容的第二端連接，並與第一發送放大器第一數據接口連接。
所述第四匹配電路與所述第一匹配電路結構相同。
進一步地，所述第三匹配電路具體包括：第一電阻、第五電感、第六電容、第七電容、第八電容、第九電容、第十電容、第十一電容、第十二電容和第十三電容，其中：
所述第一發送放大器的第二數據接口與所述第六電容的第一端連接並接地；所述第一發送放大器的第三數據接口與所述第六電容的第二端、所述第七電容的第一端、所述第一電阻的第一端和所述第八電容的第一端連接；所述第七電容的第二端接地；所述第一電阻的第二端與所述第九電容的第一端、所述第十一電容的第一端、所述第十三電容的第一端和電源連接；所述第九電容的第二端、所述第十一電容的第二端、所述第十三電容的第二端分別接地；所述第八電容的第二端與所述第十電容的第一端和所述第五電感的第一端連接；所述第十電容的第二端接地；所述第五電感的第二端和所述第十二電容的第一端分別與所述第一開關連接；所述第十二電容的第二端接地。
所述第六匹配電路與所述第三匹配電路結構相同。
進一步地，所述第二匹配電路具體包括：第六電感、第七電感、第十四電容、第十五電容、第十六電容、第十七電容和第十八電容，其中：
所述第一數據轉換器的第三數據接口與所述第六電感的第一端和第十四電容的第一端連接；所述第一數據轉換器的第四數據接口與所述第六電感的第二端和所述第十五電容的第一端連接；所述第十四電容的第二端與所述第七電感的第一端和所述第十七電容的第一端連接；所述第十五電容的第二端與所述第十六電容的第一端和所述第十八電容的第一端連接；所述第十六電容的第二端與所述第七電感的第二端連接並接地；所述第十七電容的第二端和所述第十八電容的第二端連接，並與所述第一接收放大器第一數據接口連接。
所述第五匹配電路與所述第二匹配電路結構相同。
進一步地，所述第一天線和所述第二天線為陶瓷天線，用於增強信號的穿透能力。
特別地，所述圖像信息發送模塊中，一個第一數據轉換器對應至少一組如下電路：第一匹配電路、第二匹配電路、第一發送放大器、第三匹配電路、第一接收放大器、第一開關和第一天線；或者
所述圖像信息發送模塊中，一個第二數據轉換器對應至少一組如下電路：第四匹配電路、第五匹配電路、第二發送放大器、第六匹配電路、第二接收放大器、第二開關和第二天線。
更進一步地，所述系統還包括：
移動終端，與所述圖像信息接收模塊通過第二天線無線連接，用於接收所述圖像信息接收模塊發送的圖像信息。
本實用新型的有益效果是：本實用新型提供的一種遠距離圖像傳輸系統，通過選擇合適的數據轉換器、信號放大器和天線，並利用匹配電路調節各個器件的工作狀態，實現了圖像的遠距離的高速傳輸，提高了圖像傳輸的距離。
附圖說明
下面將通過參照附圖詳細描述本實用新型的示例性實施例，使本領域的普通技術人員更清楚本實用新型的上述及其他特徵和優點，附圖中：
圖1是本實用新型實施例一提供的一種遠距離圖像傳輸系統的結構框圖；
圖2是本實用新型實施例二提供的圖像信息發送模塊的電路結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖並通過具體實施方式來進一步說明本實用新型的技術方案。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便於描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部結構。
實施例一
圖1是本實用新型實施例一提供的一種遠距離圖像傳輸系統的結構框圖。如圖1所示，該系統包括：圖像信息採集模塊110、圖像信息發送模塊120和圖像信息接收模塊130，圖像信息採集模塊110，用於採集待傳輸的圖像信息；圖像信息發送模塊120，與圖像信息採集模塊110相連，用於將圖像信息發送到圖像信息接收模塊130；圖像信息接收模塊130，與圖像信息發送模塊120無線連接相連，用於接收圖像信息發送模塊120發送的圖像信息；其中：
圖像信息發送模塊120具體包括：第一數據轉換器121、第一匹配電路122、第一發送放大器123、第三匹配電路124、第二匹配電路125、第一接收放大器126、第一開關127和第一天線128；圖像信息接收模塊130具體包括：第二數據轉換器131、第四匹配電路132、第二發送放大器133、第六匹配電路134、第五匹配電路135、第二接收放大器136、第二開關137和第二天線138，其中：
第一數據轉換器121，與圖像信息採集模塊110連接，用於將組成圖像和視頻的數位訊號轉換成射頻信號；第一匹配電路122，連接於第一數據轉換器121和第一發送放大器123的輸入端之間，用於實現第一數據轉換器121的輸出電阻和第一發送放大器123的輸入電阻的阻抗轉換，並增強所述射頻信號的信號強度；第一發送放大器123用於增強所述射頻信號的輸出功率，其輸出端通過第三匹配電路124與用於控制信號傳輸的第一開關127連接，第三匹配電路124用於匹配第一發送放大器123的輸出阻抗，並增強所述射頻信號的信號強度；第一開關127還與第一數據轉換器121連接，用於接收來自第一數據轉換器121關於數模信號傳輸的控制信號，用於控制第一開關的開啟和關閉；第一天線128與第一開關127連接，用於在第一開關127開啟時以無線方式將所述射頻信號發送至圖像信息接收模塊130，或者接收外部控制信號；第一接收放大器123的輸入端與第一開關127連接，輸出端通過第二匹配電路125與第一數據轉換器121連接，用於為接收到的外部控制信號提高增益，並降低噪聲係數；第二匹配電路125，用於實現第一接收放大器126的輸出電阻和第一數據轉換器121的輸入電阻的阻抗轉換，並增強接收到的外部控制信號的信號強度。
圖像信息接收模塊130具體包括：第二數據轉換器131、第四匹配電路132、第五匹配電路135、第二發送放大器133、第六匹配電路134、第二接收放大器136、第二開關137和第二天線138，其中：
第二天線138與第二開關137連接，用於在第二開關137開啟時以無線方式接收來自圖像信息發送模塊120發送的射頻信號；第二接收放大器136的輸入端與第二開關137連接，輸出端通過第五匹配電路135與第二數據轉換器131連接，用於為接收到的射頻信號提高增益，並降低噪聲係數；第五匹配電路135，用於實現第二接收放大器136的輸出電阻和第二數據轉換器131的輸入電阻的阻抗轉換，並增強接收到的射頻信號的信號強度；第二數據轉換器131，與第五匹配電路135和第四匹配電路132連接，用於將射頻信號轉換成數位訊號；第四匹配電路132，連接於第二數據轉換器131和第二發送放大器133的輸入端之間，用於實現第二數據轉換器131輸出電阻和第二發送放大器133輸入電阻的阻抗轉換，並增強數位訊號的信號強度；第二發送放大器133用於增強數位訊號的輸出功率，其輸出端通過第六匹配電路134與第二開關137連接；第六匹配電路134用於匹配第二發送放大器133的輸出阻抗，並增強數位訊號的信號強度；第二開關137還用於接收來自第二數據轉換器131關於數模信號傳輸的控制信號，用於控制第二開關137的開啟或關閉；第二天線還用於在第二開關137開啟時將數位訊號發出。
進一步地，遠距離圖像傳輸系統還包括移動終端，與圖像信息接收模塊130通過第二天線138無線連接，用於接收圖像信息接收模塊130發送的圖像信息。
圖像信息採集模塊110利用攝像頭、攝像機或圖像採集卡等電子設備獲取圖像和視頻信息，將獲取的圖像和視頻信息發送給圖像信息發送模塊120中的第一數據轉換器121，第一數據轉換器121將組成圖像和視頻的數位訊號轉換為射頻信號，通過第一匹配電路122將該射頻信號發送給第一發送放大器123，第一發送放大器123增強傳輸的射頻信號的信號強度和輸出功率，通過提高信息的質量，提高射頻信號傳輸的距離，之後第一數據轉換器121控制第一開關127開啟，再經過第一開關127最後到達第一天線128，將射頻信號發送到圖像信息接收模塊130中的第二天線138；圖像信息接收模塊130中的第二天線138接收到第一天線128發送的射頻信號，第二數據轉換器131控制第二開關127開啟，經過第二開關137到達第二接收放大器136，第二接收放大器136通過提高射頻信號的增益和降低射頻信號的噪聲係數，來改善射頻信號的質量，最後經過第五匹配電路135到達第二數據轉換器131進行信號轉換，獲得圖像和視頻信息。
還需要說明的是，處理器是整個圖像傳輸系統的控制中心，控制整個系統的工作狀態，在圖像傳輸的過程中，處理器可以向圖像信息採集模塊110、圖像信息發送模塊120發送控制指令。
在一種具體的實施方式中，本申請的遠距離圖像傳輸系統可以應用於無人機拍攝的場景，在無人機上具有圖像信息採集模塊110和圖像信息發送模塊120，此外，控制無人機的手持設備具有該處理器和圖像信息接收模塊130，操作時，可通過手持設備向無人機發送拍攝的控制指令。具體地，通過手持設備中的處理器向無人機發送控制指令，無人機中的圖像信息發送模塊120通過第一天線128接收該控制指令，經由第一開關127、第一接收放大器126、第二匹配電路125、第一數據轉換器121到達圖像信息採集模塊110，用於控制圖像信息採集模塊110進行圖像採集，然後控制第一數據轉換器121將採集到的圖像信息轉換成射頻信號，經由第一發送放大器123進行射頻信號放大，同時第一數據轉換器121控制第一開關127開啟，再通過第一天線128發送至圖像信息接收模塊130，由圖像信息接收模塊130中的第二天線138接收該射頻信號，並由第二數據轉換器131控制第二開關137開啟，經由第二接收放大器136進行射頻信號放大，再控制第二數據轉換器131將射頻信號轉換為數位訊號，再經由第四匹配電路132、第二發送放大器133、第六匹配電路134、第二開關137和第二天線138發送至移動終端。在本實施方式中，由於上述匹配電路可以增強所傳輸的圖像信號的信號強度，上述放大器可以為所傳輸的圖像信號提高增益，並降低噪聲係數，因此，實現了圖像信號的遠距離傳輸。
特別地，本實施例提供的遠距離圖像傳輸系統可以獨立於視頻處理過程和設備，還可用於遠距離傳輸其他非圖像和視頻信息的數位訊號。
優選地，第一數據轉換器121和第二數據轉換器131可以選用的數據轉換器可以為高通的AR9342，該晶片支持2.4G雙收雙發2×2的MIMO。最大支持300M的理論傳輸速率保證了足夠的帶寬支持。
優選地，第一發送放大器123和第二發送放大器133可以選用skywork的SE2576，保證了足夠的輸出功率以及良好的信號質量。
優選地，第一接收放大器126和第二接收放大器136可以選用skywork的SKY65971，提供了較高的增益和較低的噪聲係數，讓系統靈敏度更好。
優選地，第一開關127和第二開關137可以選用skywork的SKY13370，提供了較低的損耗和足夠的隔離，保證系統收發的正常運作。
優選地，第一天線128和第二天線138採用了特有的陶瓷粉製作的陶瓷天線，可以在圖像信息發送模塊120和圖像信息接收模塊130進行針對性的調試，讓信號對空氣有更強的穿透力。
本實施例提供的一種遠距離圖像傳輸系統，包括圖像信息採集模塊、圖像信息發送模塊和圖像信息接收模塊，通過圖像信息發送模塊增強傳輸的信號的傳輸功率，通過圖像信息接收模塊為接收的信號提供較高的增益和較低的噪聲係數，從而獲得遠距離傳輸過來的清晰的圖像和視頻信息，提高了圖像傳輸的距離。
實施例二
圖2是本實用新型實施例二提供的圖像信息發送模塊的電路結構示意圖。本實施例是在上述實施例的基礎上，對圖像信息發送模塊進行了具體的描述，如圖2所示，圖像信息發送模塊120具體包括：第一數據轉換器121、第一匹配電路122、第一發送放大器123、第三匹配電路124、第二匹配電路125、第一接收放大器126、第一開關127和第一天線128，其中：
第一匹配電路122具體包括：第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4和第五電容C5，其中：第一數據轉換器U1的第一數據接口與第一電感L1的第一端、第一電容C1的第一端和第二電容C2的第一端連接；第一數據轉換器U1的第二數據接口與第二電感L2的第一端、第二電容C2的第二端和第三電容C3的第一端連接；第一電感L1的第二端和第二電感L2的第二端與電源VCC連接；第一電容C1的第二端與第四電容C4的第一端和第四電感L4的第一端連接；第三電容C3的第二端與第三電感L3的第一端和第五電容C5的第一端連接；第三電感L3的第二端與第四電容C4的第二端連接並接地；第四電感L4的第二端和第五電容C5的第二端連接，並與第一發送放大器U2第一數據接口連接。
第三匹配電路124具體包括：第一電阻R1、第五電感L5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9、第十電容C10、第十一電容C11、第十二電容C12和第十三電容C13，其中：第一發送放大器U2的第二數據接口與第六電容C6的第一端連接並接地；第一發送放大器U2的第三數據接口與第六電容C6的第二端、第七電容C7的第一端、第一電阻R1的第一端和第八電容C8的第一端連接；第七電容C7的第二端接地；第一電阻R1的第二端與第九電容C9的第一端、第十一電容C11的第一端、第十三電容C13的第一端和電源VCC連接；第九電容C9的第二端、第十一電容C11的第二端、第十三電容C13的第二端分別接地；第八電容C8的第二端與第十電容C10的第一端和第五電感L5的第一端連接；第十電容C10的第二端接地；第五電感C5的第二端和第十二電容C12的第一端分別與第一開關K1連接；第十二電容C12的第二端接地。
第二匹配電路125具體包括：第六電感L6、第七電感L7、第十四電容C14、第十五電容C15、第十六電容C16、第十七電容C17和第十八電容C18，其中：第一數據轉換器U1的第三數據接口與第六電感L6的第一端和第十四電容C14的第一端連接；第一數據轉換器U1的第四數據接口與第六電感L6的第二端和第十五電容C15的第一端連接；第十四電容C14的第二端與第七電感L7的第一端和第十七電容C17的第一端連接；第十五電容C15的第二端與第十六電容C16的第一端和第十八電容C18的第一端連接；第十六電容C16的第二端與第七電感L7的第二端連接並接地；第十七電容C17的第二端和第十八電容C18的第二端連接，並與第一接收放大器U3第一數據接口連接。
特別地，圖像信息發送模塊120中，一個第一數據轉換器121對應至少一組如下電路：第一匹配電路122、第一發送放大器123、第三匹配電路124、第二匹配電路125、第一接收放大器126、第一開關127和第一天線128；在圖2中只以其中一組為例，示出圖像信息發送模塊120的電路結構框圖。
在本實施例中，對圖像信息發送模塊120進行具體的描述和說明，第一匹配電路122，實現第一數據轉換器121的輸出電阻和第一發送放大器123的輸入電阻的阻抗轉換，實現第一數據轉換器121和第一發送放大器123匹配連接，調節第一數據轉換器121和第一發送放大器123的工作狀態，使射頻信號在傳輸過程中達到理想的性能，降低了射頻信號在電路傳輸過程中的損耗，保證射頻信號的輸出強度；第三匹配電路124，調節第一發送放大器123的輸出阻抗，降低了射頻信號在電路傳輸過程中的損耗；第二匹配電路125，調節第一數據轉換器121的輸入電阻和第二發送放大器133的輸出電阻的阻抗轉換，為接收信號提供較高的增益，並降低接收信號的噪聲係數，提高信號質量。通過對匹配電路的設計和元器件的選擇，提高了圖像傳輸的距離。
第一匹配電路122、第三匹配電路124和第二匹配電路125是根據遠距離傳輸需求，多次試驗調試出來的結果。本實施例只給出了一種可能的匹配方案，對於部分電阻、電感和電容的位置進行調換，同時改變相應的參數仍可實現本電路的功能，變化電路在此不做贅述。凡是具有相同原理和相似電路結構的電路均是在本實施例的基礎上得出，與本實施例屬於同一構思。
圖像信息接收模塊130和圖像信息發送模塊120結構相同，功能相近，在此不再複述。
注意，上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本實用新型不限於這裡所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本實用新型的保護範圍。因此，雖然通過以上實施例對本實用新型進行了較為詳細的說明，但是本實用新型不僅僅限於以上實施例，在不脫離本實用新型構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本實用新型的範圍由所附的權利要求範圍決定。