CN112152647A - 一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，包括PA放大器模组和通讯模组，所述通讯模组分别与电能表MCU、PA放大器模组相连。上述技术方案通过将电能表的发射功率由原来的20dB的上限提升到30dB，使电能表抄读距离在无障碍通信距离可达8km，在居民小区内通讯通信距离可达500米以上，抗干扰能力强，很好地满足并优化了现有LoRa通讯电能表设计中的不足。

Description

一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计
技术领域
本发明涉及LoRa通信领域，尤其涉及一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa 通讯模块的设计。
背景技术
有资料显示，目前广泛使用的LoRa通讯功能智能电能表，因凭借其低功耗、抗干扰性能强、通信距离远等出色表现，已经被大面积运用在解决电力抄表系统的最后一公里数据采集中。
但是如今常用的LoRa通讯芯片的发射功率被局限在20dB的上限，无障碍通信距离3km，在居民小区内通信距离只有不足300米，导致通讯距离和穿透力方面性能欠佳，覆盖范围的不足，导致需要部署的集中器数量增多，无形中带来了部署成本。
中国专利文献CN205140188U公开了一种“基于LORA技术的无线远传水表控制电路”。采用了包括主控模块、LORA无线电模块及其电源管理模块，主控制模块与LORA无线电模块相连接，实现对LORA无线电模块工作模式的控制和无线电数据的接收与发射功能；LORA无线电模块包括LORA无线电芯片和射频开关芯片，该LORA无线电芯片通过外围电路与射频开关芯片相连接，该射频开关芯片与射频天线相连接，LORA无线电模块与电源管理模块相连接实现电源开关控制功能。上述技术方案发射功率有限，通信距离有限，难以有效地进行信息传递。
发明内容
本发明主要解决原有的技术方案发射功率有限，通信距离有限的技术问题，提供一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，通过将电能表的发射功率由原来的20dB的上限提升到30dB，使电能表抄读距离在无障碍通信距离可达8km，在居民小区内通讯通信距离可达500米以上，抗干扰能力强，很好地满足并优化了现有LoRa通讯电能表设计中的不足。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括 PA放大器模组和通讯模组，所述通讯模组分别与电能表MCU、PA放大器模组相连。通过设计一个通用接口的LoRa通讯模块，采用插接方式安装在电能表基表上，电能表与通讯模块的通讯方式采用SPI通讯，通讯模块电源由电能表基表提供，通讯模块负责和电能表MCU采用SPI进行数据交互，并根据电能表发送的指令完成数据的调制和发送，将调制后的信号输出给PA放大器模组，PA芯片将通讯模组传输过来的信号接入内部电路，信号经过内部功能电路的处理后通过发射引脚ANT2和ANT1中的任何一路进行发射。
作为优选，所述的PA放大器模组包括芯片U5，芯片U5的引脚2经过电容FC1与芯片U5的引脚5相连，芯片U5的引脚6经过电容FC17与通讯模组相连，芯片U5的引脚8接地，芯片U5的引脚9与芯片U5的引脚11相连，芯片U5的引脚12依次经过电感器FL1、电感器FL2、电容FC12与发射引脚ANT2 相连；芯片U5的引脚14依次经过电感器FL3、电感器FL4、电容FC15与发射引脚ANT1相连；芯片U5的引脚16经过电感器FL5、电感器FL6与芯片U5 的引脚20相连；芯片U5的引脚21经过电感器FL7、电容FC7接地的同时，芯片U5的引脚21经过电感器FL7、电容FC8接地；芯片U5的引脚23经过电容 FC9接地的同时经过电感器FL8、电容FC10接地；芯片U5的引脚24经过电容FC12接地，芯片U5的引脚24经过电感器FL9、电容FC11接地的同时，芯片U5的引脚24经过电感器FL9与正极输入端相连。
作为优选，所述的芯片U5的引脚12依次经过电感器FL1、电容FC2接地；同时芯片U5的引脚12依次经过电感器FL1、电感器FL2、电容FC14接地。
作为优选，所述的芯片U5的引脚14依次经过电感器FL3、电容FC3接地；同时芯片U5的引脚14依次经过电感器FL3、电感器FL4、电容FC13接地。
作为优选，所述的芯片U5的引脚16经过电容FC4接地，同时芯片U5的引脚16经过电感器FL5、电容FC5接地，芯片U5的引脚20经过电感器FL6、电容FC6接地。
作为优选，所述的通讯模组包括芯片IE6，芯片IE6的引脚1经过电阻R10 与RF_RESET相连，芯片IE6的引脚2经过电阻R11与DIO0相连，芯片IE6 的引脚7、芯片IE6的引脚10接地；芯片IE6的引脚9经过电感器L1与PA放大器模组相连，同时芯片IE6的引脚9经过电容C1接地；芯片IE6的引脚11 经过电阻R6与MISO相连；芯片IE6的引脚12经过电阻R7与MOSI相连；芯片IE6的引脚芯片IE6的引脚13经过电阻R8与NSS相连，芯片IE6的引脚14 经过电阻R9与SCLK_RF相连。
作为优选，所述的PA放大器模组的芯片U5为SE2435L。PA芯片通过芯片将通讯模组传输过来的信号接入内部电路，信号经过内部功能电路的处理后通过发射引脚ANT2和ANT1中的任何一路进行发射。
作为优选，所述的通讯模组的芯片IE6为SX1276。SX1276芯片负责和电能表MCU采用SPI进行数据交互，并根据电能表发送的指令完成数据的调制和发送。
本发明的有益效果是：
1.通过将电能表的发射功率由原来的20dB的上限提升到30dB。
2.使电能表抄读距离在无障碍通信距离可达8km，在居民小区内通讯通信距离可达500米以上。
3.抗干扰能力强，很好地满足并优化了现有LoRa通讯电能表设计中的不足。
附图说明
图1是本发明的一种PA放大器电路图。
图2是本发明的一种通讯模组电路图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，包括PA放大器模组和通讯模组，通讯模组分别与电能表MCU、PA放大器模组相连。
如图1所示，PA放大器模组包括芯片U5，芯片U5为SE2435L。PA芯片通过芯片将通讯模组传输过来的信号接入内部电路，信号经过内部功能电路的处理后通过发射引脚ANT2和ANT1中的任何一路进行发射。
芯片U5的引脚2经过电容FC1与芯片U5的引脚5相连，芯片U5的引脚 6经过电容FC17与通讯模组相连，芯片U5的引脚8接地，芯片U5的引脚9 与芯片U5的引脚11相连。
芯片U5的引脚12依次经过电感器FL1、电感器FL2、电容FC12与发射引脚ANT2相连。芯片U5的引脚12依次经过电感器FL1、电容FC2接地；同时芯片U5的引脚12依次经过电感器FL1、电感器FL2、电容FC14接地。
芯片U5的引脚14依次经过电感器FL3、电感器FL4、电容FC15与发射引脚ANT1相连。芯片U5的引脚14依次经过电感器FL3、电容FC3接地；同时芯片U5的引脚14依次经过电感器FL3、电感器FL4、电容FC13接地。
芯片U5的引脚16经过电感器FL5、电感器FL6与芯片U5的引脚20相连。所述芯片U5的引脚16经过电容FC4接地，同时芯片U5的引脚16经过电感器 FL5、电容FC5接地，芯片U5的引脚20经过电感器FL6、电容FC6接地。
芯片U5的引脚21经过电感器FL7、电容FC7接地的同时，芯片U5的引脚21经过电感器FL7、电容FC8接地；芯片U5的引脚23经过电容FC9接地的同时经过电感器FL8、电容FC10接地；芯片U5的引脚24经过电容FC12 接地，芯片U5的引脚24经过电感器FL9、电容FC11接地的同时，芯片U5的引脚24经过电感器FL9与正极输入端相连。
如图2所示，通讯模组包括芯片IE6，芯片IE6为SX1276。SX1276芯片负责和电能表MCU采用SPI进行数据交互，并根据电能表发送的指令完成数据的调制和发送。
芯片IE6的引脚1经过电阻R10与RF_RESET相连，芯片IE6的引脚2经过电阻R11与DIO0相连，芯片IE6的引脚7、芯片IE6的引脚10接地；芯片 IE6的引脚9经过电感器L1与PA放大器模组相连，同时芯片IE6的引脚9经过电容C1接地；芯片IE6的引脚11经过电阻R6与MISO相连；芯片IE6的引脚12经过电阻R7与MOSI相连；芯片IE6的引脚芯片IE6的引脚13经过电阻R8与NSS相连，芯片IE6的引脚14经过电阻R9与SCLK_RF相连。
使用时，采用插接方式将通用接口的LoRa通讯模块安装在电能表基表上，电能表与通讯模块的通讯方式采用SPI通讯，通讯模块电源由电能表基表提供，通讯模块负责和电能表MCU采用SPI进行数据交互，并根据电能表发送的指令完成数据的调制和发送，将调制后的信号输出给PA放大器模组，PA芯片将通讯模组传输过来的信号接入内部电路，信号经过内部功能电路的处理后通过发射引脚ANT2和ANT1中的任何一路进行发射。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了PA放大器模组、通讯模组等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，其特征在于，包括PA放大器模组和通讯模组，所述通讯模组分别与电能表MCU、PA放大器模组相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，其特征在于，所述PA放大器模组包括芯片U5，芯片U5的引脚2经过电容FC1与芯片U5的引脚5相连，芯片U5的引脚6经过电容FC17与通讯模组相连，芯片U5的引脚8接地，芯片U5的引脚9与芯片U5的引脚11相连，芯片U5的引脚12依次经过电感器FL1、电感器FL2、电容FC12与发射引脚ANT2相连；芯片U5的引脚14依次经过电感器FL3、电感器FL4、电容FC15与发射引脚ANT1相连；芯片U5的引脚16经过电感器FL5、电感器FL6与芯片U5的引脚20相连；芯片U5的引脚21经过电感器FL7、电容FC7接地的同时，芯片U5的引脚21经过电感器FL7、电容FC8接地；芯片U5的引脚23经过电容FC9接地的同时经过电感器FL8、电容FC10接地；芯片U5的引脚24经过电容FC12接地，芯片U5的引脚24经过电感器FL9、电容FC11接地的同时，芯片U5的引脚24经过电感器FL9与正极输入端相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，其特征在于，所述芯片U5的引脚12依次经过电感器FL1、电容FC2接地；同时芯片U5的引脚12依次经过电感器FL1、电感器FL2、电容FC14接地。
4.根据权利要求2所述的一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，其特征在于，所述芯片U5的引脚14依次经过电感器FL3、电容FC3接地；同时芯片U5的引脚14依次经过电感器FL3、电感器FL4、电容FC13接地。
5.根据权利要求2所述的一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，其特征在于，所述芯片U5的引脚16经过电容FC4接地，同时芯片U5的引脚16经过电感器FL5、电容FC5接地，芯片U5的引脚20经过电感器FL6、电容FC6接地。
6.根据权利要求1所述的一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，其特征在于，所述通讯模组包括芯片IE6，芯片IE6的引脚1经过电阻R10与RF_RESET相连，芯片IE6的引脚2经过电阻R11与DIO0相连，芯片IE6的引脚7、芯片IE6的引脚10接地；芯片IE6的引脚9经过电感器L1与PA放大器模组相连，同时芯片IE6的引脚9经过电容C1接地；芯片IE6的引脚11经过电阻R6与MISO相连；芯片IE6的引脚12经过电阻R7与MOSI相连；芯片IE6的引脚芯片IE6的引脚13经过电阻R8与NSS相连，芯片IE6的引脚14经过电阻R9与SCLK_RF相连。
7.根据权利要求2所述的一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，其特征在于，所述PA放大器模组的芯片U5为SE2435L。
8.根据权利要求6所述的一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计，其特征在于，所述通讯模组的芯片IE6为SX1276。
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