CN105490701B - 用于能效管理的无线传输模块 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于能效控制的无线通信传输模块，其结构包括MCU控制单元、MODEM调制解调单元、PLL单元、AFC单元、LNA单元、PA单元、射频开关单元。优点：由于采用了LORA调制解调技术，提高了无线频谱的利用率。使得无线通信灵敏度增加，大大增加了通信距离，同时LORA技术在抗阻塞和选择性方面也具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗干扰和功耗的问题。

Description

用于能效管理的无线传输模块
技术领域
本发明是一种用于能效管理的无线通信传输模块，属于微功率无线通信技术领域。
背景技术
当前，互联网+已成为时代潮流。 而现有传统的采用微功率无线通信技术的设计方案存在无法同时兼顾通信距离、抗干扰和功耗的问题。
发明内容
本发明提出的是一种用于能效管理的无线通信传输模块，其目的旨在为智能云平台搭建信息采集终端，通过采用LORA调制解调技术，满足了超长距离扩频通信，同时兼顾功耗问题。使得电能云线下用户监控设备通信效率增加。有效的解决了电能云平台终端搭建的问题。
本发明的技术解决方案：用于能效管理的无线传输模块，其特征是包括MCU控制单元、MODEM调制解调单元、PLL单元、AFC单元、LNA单元、PA单元、射频开关单元；其中MCU的信号输入/输出端与集成电路LORA的信号输出/输入端对应相接；射频开关的信号输出端与LNA模块的信号输入端相接；LNA模块的信号输出端与第一MODEM调制解调单元的第一信号输入端相接，第一MODEM调制解调单元的第二信号输入端与第一PLL单元的信号输出端相接，PLL单元的信号输入端与AFC单元的信号输出端相接，第一MODEM调制解调单元的信号输出端分别与AFC单元的信号输入端、A数字调制单元的信号输入端相接；
射频开关的信号输入端与PA模块的信号输出端相接，PA模块的信号输入端与第二MODEM调制解调单元的第一信号输出端相接，第二MODEM调制解调单元的第二信号输出端与第二PLL单元的信号输入端相接，第二MODEM调制解调单元的信号输入端与B数字调制单元的信号输出端相接；
接收过程为信号经过天线接收，经过射频开关电路，通过LNA电路进行放大，送至MODEM解调模块解调，同时AFC模块对解调的中频信号进行校正，解调后的信号送至单片机处理；
发送过程为MCU控发送指令，MODEM调制模块对信号进行调制与变频，送至PA电路，经过射频开关电路发送出去。
本发明的优点：采用LORA调制解调技术，实现超长距离扩频通信，抗干扰性强，能够最大限度降低电流消耗。相较传统调制技术， LoRaTM调制技术在抗阻塞和选择性方面也具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗干扰和功耗的问题。
附图说明
图1是用于能效管理的无线传输模块的结构示意图。
图2是MCU控制模块的结构示意图。
图3是MODEM解调模块的结构示意图。
图4是PLL模块的结构示意图。
图5是AFC模块的结构示意图。
图6是MODEM调制电模块的结构示意图。
图7是PA模块的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，用于能效管理的无线传输模块，其结构包括MCU控制单元、MODEM调制解调单元、PLL单元、AFC单元、LNA单元、PA单元、射频开关单元；其中MCU的信号输入/输出端与集成电路LORA的信号输出/输入端对应相接；射频开关的信号输出端与LNA模块的信号输入端相接；LNA模块的信号输出端与第一MODEM调制解调单元的第一信号输入端相接，第一MODEM调制解调单元的第二信号输入端与第一PLL单元的信号输出端相接，PLL单元的信号输入端与AFC单元的信号输出端相接，第一MODEM调制解调单元的信号输出端分别与AFC单元的信号输入端、A数字调制单元的信号输入端相接；
射频开关的信号输入端与PA模块的信号输出端相接，PA模块的信号输入端与第二MODEM调制解调单元的第一信号输出端相接，第二MODEM调制解调单元的第二信号输出端与第二PLL单元的信号输入端相接，第二MODEM调制解调单元的信号输入端与B数字调制单元的信号输出端相接。
接收过程为信号经过天线接收，经过射频开关电路，通过LNA电路进行放大，送至MODEM解调模块解调，同时AFC模块对解调的中频信号进行校正，解调后的信号送至单片机处理；
发送过程为MCU控发送指令，MODEM调制模块对信号进行调制与变频，送至PA电路，经过射频开关电路发送出去。
如图2所示，MCU控制模块，其结构包括MCU、晶振、EEPROM、接口电路；其中晶振的信号输出端与MCU的信号输入端连接，MCU的第一信号输出端与EEPROM的信号输入端相接，MCU的第二信号输出端与接口电路的信号输入端相接。
EEPROM存储 MODEM调制解调电路的配置参数，其他程序存储与单片机中，晶振给MCU提供时钟，MCU通过接口电路控制MODEM调制解调电路，
同时对数据信号进行编解码处理。
如图3所示，MODEM解调模块，其结构包括射频下变频电路、扩频解调电路、中频下变频电路、AGC电路、接收信号强度指示电路；
其中射频下变频电路的信号输出端与扩频解调电路的信号输入端相接；
扩频解调电路的信号输出端与第一AGC电路、第二AGC电路的信号输入端相接；第一AGC电路信号输出端与中频下变频电路的信号输入端相接；接收信号强度指示电路控制AGC电路的增益；
接收信号经过LNA放大，送至下边频电路解调，进过扩频解调电路，送至AGC电路，AGC电路根据接收信号强度指示调节增益，然后信号送至中频变频电路。其中如果中频信号与预设中频频率不一致，AFC电路根据检测的信号调节下变频的本振信号，进过中频下变频的信号经过处理后送至A/D转换电路。
如图4所示，PLL模块，其结构包括鉴频器电路、环路滤波器电路、分频电路、VCO电路；其中分频电路的信号输出端与鉴频器电路的信号输入端相接，鉴频器电路的信号输出端与环路滤波器电路的信号输入端相接，环路滤波器电路的信号输出端与VCO电路的信号输入端相接，VCO电路的信号输出端与分频电路的信号输入端相接。
压控振荡器给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与存储的频率信号作相位比较，比较的电压信号经过环路滤波器电路，再送至压控振荡器，压控振荡器输出信号再送至与内部存储的信号比较，经过环路滤波器，再至压控振荡器，直至振荡器输出信号与相位均与内部存储信号同步。
如图5所示，AFC模块，其结构包括耦合器、鉴频器电路、放大检波电路、A/D转换电路、控制电路、D/A转换电路、驱动放大电路；其中耦合器的信号输出端与鉴频器电路的信号输入端相接；鉴频器电路的信号输出端与放大检波电路的信号输入端相接；放大检波电路的信号输出端与A/D转换电路的信号输入端相接；A/D转换电路的信号输出端与控制电路的信号输入端相接；控制电路的信号输出端与D/A转换电路的信号输入端相接；D/A转换电路的信号输出端与驱动放大电路的信号输入端相接；驱动电压的信号输出端与PLL电路的信号输入端相接。
耦合器将中频信号耦合后送至鉴频器电路进行比较，然后送至放大检波电路放大，经过A/D转换将信号转为数字信号，送与控制电路，经过D/A转换为模拟信号，经过放大，送至VCO压控。
如图6所示，MODEM调制模块，其结构由中频上变频电路、扩频调制电路、射频上变频电路和放大电路依次串接而成。中频上变频电路与扩频调制电路相接；扩频调制电路与射频上变频电路相接；射频上变频电路与放大电路相接。
控制电路发出指令后，将数字信号经过基带调制后，送至扩频电路扩频，经过上变频电路转换为射频信号，进过放大，送至PA电路。
如图7所示，PA模块，其结构包括功放电路、匹配电路。
经过调制后的信号经过匹配后的功放，放大后送至射频开关电路，经过天线发射出去。

Claims (1)

1.用于能效管理的无线传输模块，其特征是包括MCU控制单元、MODEM调制单元、MODEM解调单元、第一PLL单元、第二PLL单元、AFC单元、LNA单元、PA单元、射频开关单元；其中MCU控制单元的信号输入、输出端分别与集成电路LORA的信号输出、输入端对应相接；射频开关单元的信号输出端与LNA单元的信号输入端相接；LNA单元的信号输出端与MODEM解调单元的第一信号输入端相接，MODEM解调单元的第二信号输入端与第一PLL单元的信号输出端相接，第一PLL单元的信号输入端与AFC单元的信号输出端相接，MODEM解调单元的信号输出端分别与AFC单元的信号输入端、数字解调单元的信号输入端相接；
射频开关单元的信号输入端与PA单元的信号输出端相接，PA单元的信号输入端与MODEM调制单元的第一信号输出端相接，MODEM调制单元的第一信号输入端与第二PLL单元的信号输出端相接，MODEM调制单元的第二信号输入端与数字调制单元的信号输出端相接；
接收过程为信号经过天线接收，经过射频开关单元，通过LNA单元进行放大，送至MODEM解调单元解调，同时AFC单元对解调的中频信号进行校正，解调后的信号送至数字解调单元处理；
发送过程为MCU控制单元发送指令，MODEM调制单元对信号进行调制与变频，送至PA单元，经过射频开关单元发送出去；
所述的MCU控制单元，其结构包括MCU、晶振、EEPROM、接口电路；其中晶振的信号输出端与MCU的信号输入端连接，MCU的第一信号输出端与EEPROM的信号输入端相接，MCU的第二信号输出端与接口电路的信号输入端相接；
EEPROM存储MODEM调制单元与MODEM解调单元的配置参数，晶振给MCU提供时钟，MCU通过接口电路控制MODEM调制单元与MODEM解调单元，同时对数据信号进行编解码处理；
所述的MODEM解调单元，其结构包括射频下变频电路、扩频解调电路、中频下变频电路、AGC电路、接收信号强度指示电路；
其中射频下变频电路的信号输出端与扩频解调电路的信号输入端相接；
扩频解调电路的信号输出端分别与AGC电路、AFC电路的信号输入端相接；AGC电路信号输出端与中频下变频电路的信号输入端相接；接收信号强度指示电路控制AGC电路的增益；
接收信号经过LNA单元放大，送至射频下变频电路解调，经过扩频解调电路，送至AGC电路，AGC电路根据接收信号强度指示调节增益，然后信号送至中频下变频电路，经过中频下变频电路的信号经过处理后送至第一A/D转换电路；
所述的第一PLL单元和第二PLL单元，其结构包括鉴频器电路、环路滤波器电路、分频电路、VCO电路；其中分频电路的信号输出端与鉴频器电路的信号输入端相接，鉴频器电路的信号输出端与环路滤波器电路的信号输入端相接，环路滤波器电路的信号输出端与VCO电路的信号输入端相接，VCO电路的信号输出端与分频电路的信号输入端相接；
VCO电路给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与存储的频率信号作相位比较，比较的电压信号经过环路滤波器电路，再送至VCO电路，VCO电路输出信号再送至与内部存储的信号比较，经过环路滤波器电路，再至VCO电路，直至VCO电路输出信号与相位均与内部存储信号同步；
所述的AFC单元，其结构包括耦合器、鉴频器电路、放大检波电路、第二A/D转换电路、控制电路、D/A转换电路、驱动放大电路；其中耦合器的信号输出端与鉴频器电路的信号输入端相接；鉴频器电路的信号输出端与放大检波电路的信号输入端相接；放大检波电路的信号输出端与第二A/D转换电路的信号输入端相接；第二A/D转换电路的信号输出端与控制电路的信号输入端相接；控制电路的信号输出端与D/A转换电路的信号输入端相接；D/A转换电路的信号输出端与驱动放大电路的信号输入端相接；驱动放大电路的信号输出端与第一PLL单元的信号输入端相接；
耦合器将中频信号耦合后送至鉴频器电路进行比较，然后送至放大检波电路放大，经过第二A/D转换电路将信号转为数字信号，送与控制电路，经过D/A转换电路转换为模拟信号，经过驱动放大电路，送至VCO电路压控；
所述的MODEM调制单元，其结构由中频上变频电路、扩频调制电路、射频上变频电路和放大电路依次串接而成；
控制电路发出指令后，将数字信号经过基带调制后，送至扩频调制电路扩频，经过射频上变频电路转换为射频信号，经过放大电路，送至PA单元；
所述的PA单元，其结构包括功放电路、匹配电路；调制后的信号经过匹配单元和功放单元，放大后送至射频开关单元，经过天线发射出去。
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