[實用新型]一種LoRa通信模塊

有效

• 申請號: 201721259960.5
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN207283542U
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 謝小品;劉碩;陳文龍;李信波;許艷龍
• 申請（專利權）人: 河南卓正電子科技有限公司
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;H04B1/44;H04B1/69
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙)11411
• 代理人: 鄭自群

技術領域

本實用新型涉及LoRa擴頻通信技術，尤其涉及一種LoRa通信模塊。

背景技術

LoRa是由美國Semtech公司提出的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案，它采用線性調頻擴頻調制技術，既具有和FSK(頻移鍵控)調制相同的低功耗特性，又明顯地增加了通信距離，同時提高了網絡效率并消除了干擾。

鑒于LoRa擴頻通信技術較低的功耗和較遠的傳輸距離，它在水電氣暖四表集抄、智能停車場管理系統、智慧農業、智慧城市、工業遠程數據采集等物聯網應用領域得到了廣泛的應用。

基于Semtech公司的SX127x系列(工作頻段不同)集成收發器，配以簡單的射頻阻抗匹配電路普通的石英晶振，所構成的通信模塊是LoRa擴頻通信技術的常見硬件載體。盡管該方案具有結構簡單、成本低、易于控制等優勢，但是其缺點表現在：①發射功率有限，SX127x系列集成收發器的理論最大輸出射頻功率只有20dBm，在超遠距離或者衰減效應較強的應用場合，仍無法滿足需求；②接收靈敏度較低，通常采用普通的20ppm晶體振蕩器，模塊的接收靈敏度通常在-130dBm左右，難以達到理論最高靈敏度；③較大的待機電流，通常采用的收發切換芯片的待機電流在10uA左右，對于電池供電系統而言，不利于延長電池的使用壽命。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種LoRa通信模塊，提高接收靈敏度和發射功率，降低系統功耗。

本實用新型采用以下技術方案：

一種LoRa通信模塊，其中，包括：電源開關、微控制器、溫度補償晶振、射頻集成收發電路、阻抗匹配電路和射頻前端芯片，所述電源開關分別連接微控制器和射頻前端芯片，所述微控制器分別與溫度補償晶振和射頻集成收發電路連接，所述溫度補償晶振連接射頻集成收發電路，所述射頻集成收發電路與阻抗匹配電路連接，所述阻抗匹配電路連接所述射頻前端芯片。

優選的，所述射頻前端芯片包括功率放大器、低噪聲放大器和收發信號切換開關。

優選的，所述射頻集成收發電路為SX1276芯片、SX1277芯片或SX1278芯片。

本實用新型的有益效果如下：

1、發射功率大幅提高，采用SK653XX系列射頻前端芯片，實際發射功率可達30dBm以上；

2、由于采用了高穩定性的TCXO，模塊的接收靈敏度大幅提高。本實用新型采用SK653XX系列射頻前端芯片和2ppm的TCXO，相比傳統的20ppm的普通石英晶振，SX127x的擴頻因子12、帶寬500KHZ、編碼率4/5時，接收靈敏度由原來的-128dBm降低至-141dBm；

3、較低的系統功耗；一方面，由于在休眠模式下對TCXO和射頻前端芯片的供電端子采用了關斷處理，系統的功耗得到了大幅的降低，本實用新型中系統功耗可降至2uA(傳統方案在20uA左右)；另一方面，微控制器周期性的控制TCXO和射頻前端芯片進入工作模式、SX127x進入CAD檢測模式，即實現了多個模塊間的實時雙向通信，又盡最大限度的降低了系統功耗。

附圖說明

圖1是現有技術中LoRa通信模塊的原理框圖。

圖2是本實用新型一種LoRa通信模塊的電原理框圖。

圖3是本實用新型一種LoRa通信模塊中電源開關的電路原理圖。

圖4是本實用新型一種LoRa通信模塊中溫度補償晶振、射頻集成收發電路及阻抗匹配電路的電路原理圖。

圖5是本實用新型一種LoRa通信模塊中射頻前端芯片的電路原理圖。

圖6是本實用新型一種LoRa通信模塊中微控制器的電路原理圖。

具體實施方式

如圖1所示，現有技術中LoRa通信模塊，理論最大發射功率只有20dBm，實際應用中只有19dBm左右。其具有以下缺點：①發射功率有限，SX127x系列集成收發器的理論最大輸出射頻功率只有20dBm，在超遠距離或者衰減效應較強的應用場合，仍無法滿足需求；②接收靈敏度較低，通常采用普通的20ppm晶體振蕩器，模塊的接收靈敏度通常在-130dBm左右，難以達到理論最高靈敏度；③較大的待機電流，通常采用的收發切換芯片的待機電流在10uA左右，對于電池供電系統而言，不利于延長電池的使用壽命。