CN201662876U - ZigBee无线气体检测报警系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种ZigBee无线气体检测报警系统，该系统是集气体浓度检测、超限报警、远程无线数据传输功能为一体的中央监控系统，主要应用于工业现场尤其是煤矿、油井中的易燃、易爆、有毒有害气体的检测。系统基于ZigBee无线传感器网络技术构建。系统由监控中心、协调器、路由器和气体检测报警仪构成。射频电路设计和ZigBee协议实现是技术难点。节点以TI/Chipcon公司的CC2430无线单片机为核心，设计了传感器及调理电路、ADC模数转换、无线射频模块、人机界面、电源等外围模块。系统采用TI/Chipcon公司的ZigBee2006协议标准，通过构建轮转查询式操作系统，实现对协议栈各层的管理、系统进程调度。试验证明了系统克服了其他气体检测系统功能单一、维护困难、网络容量小、成本高等弱点。

Description

ZigBee无线气体检测报警系统 
一、技术领域
本实用新型属于气体检测和无线传感器网络领域，涉及用于工业现场的气体浓度检测、超限报警、远程无线数据传输的中央监控系统，特别有利于煤矿、油井中的易燃、易爆、有毒有害气体的检测。 
二、背景技术
工业气体的检测对工业安全有着十分重要的意义。工业气体检测仪器的功能是实时检测气体的浓度，超限后报警，消除或减少工业生产中由易燃、易爆、有毒有害气体等引发的中毒、火灾甚至爆炸等安全隐患，使财产和人员损失最小化。 
根据实现的功能进行划分，目前工业气体检测仪器主要有：便携式或固定式气体检测仪、气体检测变送器、总线型气体检测报警系统和无线气体检测报警系统。 
便携式或固定式气体检测仪一般只具有气体浓度检测、现场报警的功能，成本低、工艺简单，但是不能实时传输数据和远程报警。 
气体检测变送器适用于需探测节点比较少的情况，一路系统只监控一个节点状况，采用变送器输出4-20mA电流信号把多路检测仪传输到一个控制箱中，可靠性非常高，目前国内外应用比较广泛，但当需要探测的节点比较多时，使用这种分线式报警器实现起来非常麻烦，且价格昂贵。 
随着检测手段的发展和检测要求的提高，成套系统设备成了主要的研发方向。设计成套系统设备的关键技术是工业现场网络的构建。总线型气体检测报 警系统不仅具有气体浓度检测、现场报警的功能，而且具有远程报警、数据处理等功能。目前气体探测器多采用RS485方式的通讯口，因此报警控制器也多采用RS485的通讯方式，这种总线式的报警控制器可实现较多节点的集中监控，但系统稳定性就难以保证，当一个节点发生故障时，整个系统就会瘫痪，而且一个RS485总线系统一般在连接的节点数不多于32个时才能比较可靠的工作；另外，总线型气体检测报警系统安装和维护复杂、造价高、灵活度低，不适于难于布线及危险的场所。 
运用GPRS、CDMA技术开发的无线气体检测报警系统，依托稳定、可靠的中国移动GPRS网络，采用先进成熟的GPRS无线数据终端为远程传输设备，基于标准的TCP/IP协议，实现了监测系统无线数据采集功能，完成工业现场气体检测报警任务。系统覆盖范围大，不受地域限制，但是需要专门的网络运营商来维护网络，运营成本较高，中国移动提供的GPRS服务的数据传输有时会出现延时情况，不利及时发现现场情况。 
为了解决上述问题，需要探索一种新的工业现场网络的构建方式。 
ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一种介于无线标识技术和蓝牙之间的技术提案。ZigBee联盟制定了一个全球开放的标准，适用于设计可靠的、成本效益型、低功耗无线网络监测及其控制产品。ZigBee被业界认为是最适合于应用在工业监控、传感器网络、家庭监控、安全系统等领域的无线技术。ZigBee的技术特征有： 
●可靠：ZigBee有三个工作频段：2.402～2.480GHz、868～868.6MHz、902～928MHz，共27个信道。信道接入方式采用CSMA-CA，能有效地减少了帧的冲突。ZigBee还采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预 留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；节点模块之间具有自动动态组网的功能，信息在整个ZigBee网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性。 
●时延短：针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。 
●网络容量大：可支持达65000个节点。 
●安全：ZigBee提供了数据完整性检查功能，加密算法采用通用的AES-128。 
表1ZigBee无线气体检测报警系统与其他气体检测产品特征比较 
  系统功能   强   弱   较强   较弱
  传输速率   中   无   局   中/低
  网络容量   大   无   大   小/无
  定位实现   简单、成本低   无   无   复杂、成本高
  扩展性   强   弱   中   较弱
  维护   较简单   简单   复杂   较简单
如表1所示，ZigBee技术具有低功耗、低成本、网络容量大、可靠性高、易于组网和维护等特点。气体检测报警中央监控系统需要将分布在各个检测点的被测量采集到监控中心，形成一个分布式监控网络。将ZigBee技术应用到气体检测报警中央监控系统，不仅很容易实现这一分布式网络，而且增强了系统的兼容性和扩展性，并可集成无线定位的功能，ZigBee已成为目前最适合无线气体检测报警中央监控系统的实现手段。因此设计用具有自主知识产权的ZigBee无线气体检测报警系统具有重要的意义。 
三、实用新型内容
本实用新型的目的在于基于ZigBee技术实现无线气体检测报警系统。系统实现图1所示结构，系统由监控中心、网络协调器、网络路由器和气体检测报警仪(分固定式和便携式两种)组成一个分布式无线传感网络。系统可以自组无线网络，不仅可通过便携式或固定式气体检测报警仪(在本系统中兼具气体浓度检测和路由功能)完成气体浓度检测和超限报警，而且可通过无线网络路由器中继的接力，将检测信息传输到远离现场的带有协调器节点的系统监控中心；系统可克服其他气体检测系统功能单一、维护困难、网络容量小、成本高等弱点。 
为实现上述功能，本实用新型采用以下的技术方案： 
1、系统总体设计 
系统基于ZigBee2006无线通信协议，采用TI(德州仪器)的CC2430/31芯片进行无线数据传输。 
监控中心是基于PC机的监控平台，实现友好的人机界面、系统历史记录存储与查询和视声报警等功能。监控中心软件包括ZigBee无线网络参数配置模块、系统数据库管理模块和串口数据通信模块，采用VC++实现，集多线程、数据库处理、串口通信、图形显示、打印等技术为一体。 
协调器、路由器和气体检测报警仪都以CC2430无线单片机为核心。监控中心的节点担当网络协调器的角色，负责组网和集中检测终端发来的数据并通过UART上传至上位机。路由器同时担当气体检测及路由的角色。气体检测报警仪传感器完成数据采集，经调理电路送入CC2430，单片机对数据处理后通过射频天线经由路由器发给协调器。 
2、ZigBee网络拓扑结构设计 
在ZigBee网络中，根据设备所具有的通信能力，可以分为全功能设备 (full-function device，FFD)和精简功能设备(reduced-function device，RFD)。FFD之间以及FFD和RFD之间都可以相互通信；但RFD只能与FFD通信，而不能与其他RFD通信。RFD主要用于简单的控制应用，传输的数据量较少，对传输资源和通信资源占用不多，可以采用相对廉价的实现方案，在网络结构中一般作为通信终端。FFD则需要功能相对较强的MCU，一般在网络结构中拥有网络控制和管理的功能。 
从网络拓扑的角度来看，ZigBee设备主要有3种角色：网络协调器、路由器和终端设备。其中网络协调器主要负责网络的建立，以及网络的相关配置；路由器主要负责找寻、建立以及修复网络报文的路由信息，并负责转发网络报文；终端设备具有加入、退出网络的功能，并可以接收和发送网络报文，但终端设备不允许路由转发报文。ZigBee网络根据应用的需要可以组织成星型网络、网状网络和簇状网络3种拓扑结构，如图2所示。 
由于工业现场往往要求进行信息的远距离传输，需要在网络中拥有路由器进行数据中继，因此，本系统采用簇状网络拓扑结构来组织网络中的各个节点。 
3、节点整体电路设计 
网络协调器包括射频模块、串口数据通信模块和电源管理模块。串口通信采用标准DB9接口，外接RS232串口线与监控中心计算机连接，电平转换芯片MAX3232连接DB9接口与射频模块。其硬件框图如图3所示。 
路由器和气体检测报警仪由传感器、信号调理电路、ADC模数转换、微控制器、无线射频模块、电源模块和人机界面组成。由于路由器和固定式气体检测报警仪需要连续供电，所以不适合采用电池供电。便携式气体检测报警仪是手持式设备，因此必须采用电池供电，并且要优化功耗。因此，设计中应最大 限度地实现低功耗，硬件电路采用高集成、低功耗的器件：低功耗SoC ZigBee单片机CC2430/2431、CMOS运放、LCD、LDO等。路由器和气体检测仪的结构如图4所示。 
4、节点射频模块电路设计 
ZigBee采用2.4GHz(欧洲等采用868MHz)免授权的ISM频带。射频模块以SoC ZigBee单片机CC2430为核心，外加RF部分电路，扩展距离的射频模块另外增加射频功率放大器PA和低噪声放大器LNA；便携式气体检测仪采用普通射频模块(如图5)，协调器和路由器采用扩展距离的射频模块(如图6)。 
RF部分电路如图7所示，由收发端口，偏置电路，balun变换，阻抗匹配，直流阻隔，带通滤波和天线构成，该电路工作频段为2.4GHz-2.4835GHz；RF_P和RF_N为CC2430提供的平衡端口，其上射频信号以差分方式传输，端口阻抗60+j164Ω；TXRX_SWITCH是CC2430对外提供的直流偏置源，通过L331对整个电路提供直流偏置，从而切换电路的收发状态；两个λ/4长度的微带线串联组成λ/2的传输线，实现balun变换，L321调整端口的阻抗的j164部分；C341将在天线和balun之间耦合RF信号，并阻隔直流信号至天线。C341同时与L341一起构成带通滤波器，有效改善多次谐波问题，通频带在2.4GHz～2.5GHz之间；普通射频模块天线采用特征阻抗为50O的倒F天线，增益3dBi；扩展距离的射频模块天线采用特征阻抗为50Ω的鞭状天线，增益3dBi，通过SMA连接。 
5、节点软件开发 
ZigBee节点的软件设计包括应用程序和ZigBee协议栈两个方面。应用程序实现节点的具体功能。ZigBee协议栈是为了实现ZigBee无线网络通信的功能而 设计的，是ZigBee协议规范的具体实现代码，构建基于ZigBee技术的无线传感器网络的关键就是ZigBee协议栈的实现。 
ZigBee协议规范采用分层结构，每一层为上层提供一系列特殊的服务：数据实体提供数据传输服务；管理实体则提供所有其他的服务。所有的服务实体都通过服务接入点(service access point，SAP)为上层提供接口，每个SAP都支持一定数量的服务原语来实现所需的功能。 
ZigBee是一组基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术。ZigBee标准的分层架构是在OSI七层模型的基础上根据市场和应用的实际需要定义的。IEEE 802.15.4是IEEE确定的低速无线个域网的标准，这个标准定义了物理层(Physical Layer，PHY)和介质访问层(MediumAccess Control Layer，MAC)。ZigBee标准在此基础上定义了网络层(NetworkLayer，NWK)，应用层(Application Layer，APL)架构。在应用层内提供了应用支持子层(Application Support Sub-Layer，APS)和ZigBee设备对象(ZigBeeDevice Object，ZDO)。应用框架中则加入了用户自定义的应用对象。ZigBee协议的体系结构如图8所示。其中PHY层主要功能包括启动和关闭无线收发器，信道能量检测，链路质量检测，信道选择，空闲信道评估(CCA)，以及通过物理信道对数据包进行发送和接收等；MAC层主要实现信标管理，信道接入，时隙管理，发送与接收帧结构数据，提供合适的安全机制等；网络/安全层主要用于ZigBee网络的组网连接、数据管理和网络安全等；应用层主要为ZigBee技术的实际应用提供一些应用框架模型。 
系统采用TI/Chipcon公司的ZigBee2006协议标准(如图9所示)，通过构建轮转查询式操作系统，实现对协议栈各层的管理、系统进程调度，存储器管理。在此基础上实现节点的数据采集、无线数据传输、人机界面等程序，程序功能框图如图10所示。 
6、监控中心软件开发 
监控中心通过RS232串口与ZigBee无线传感网络协调器连接，实时监控工业系统中的各个节点并显示系统状态。采用面向对象的设计方法，如图11所示，软件结构包括串口数据通讯模块、ZigBee无线网络参数配置模块、系统数据库管理模块和系统应用程序模块。 
四、附图说明
图1是ZigBee无线气体检测报警系统拓扑结构图； 
图2是ZigBee网络拓扑结构图； 
图3是网络协调器硬件框图； 
图4是路由器和的硬件结构图； 
图5是便携式气体检测仪射频模块原理框图； 
图6是距离扩展的射频模块原理框图； 
图7是RF射频部分电路图； 
图8是ZigBee协议的体系结构图； 
图9是TI/Chipcon公司的ZigBee2006协议层次结构图； 
图10是系统中节点的程序框图； 
图11是监控中心软件程序框图； 
图12是气体检测仪的电源供电模块电路图； 
图13是电化学有毒有害气体传感器调理电路图； 
图14是电化学氧气传感器调理电路图； 
图15是段式液晶驱动电路图； 
图16是RS232串行通信接口电路图； 
图17是CC2430/31模块接口电路图； 
图18是Z-Stack协议栈操作系统实体图； 
图19是协调器网络建立和配置过程流程图； 
图20是终端设备入网流程图； 
五、具体实施方式
为了更清楚的理解本实用新型，以下结合附图和依本实用新型的技术方案完成的实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。 
5.1硬件模块的详细设计 
1、电源供电模块电路 
如图12，系统采用3.3V电源工作，由外界电源(充电电池、干电池、电源适配器等)输入4-9V的直流稳压电源，经过LP2985-3.3V稳压后产生+3.3V电源，供给系统数字部分和模拟部分电路工作使用。 
2、传感器调理电路 
为了提高产品检测工业气体的精度和响应速度，有毒、有害和氧气检测报警仪采用采用英国alpha公司的电化学气体传感器，如图13和图14分别为有毒有害气体和氧气两种传感器电路；可燃气体检测报警仪采用催化燃烧传感器。 
3、段式液晶驱动电路 
气体检测报警仪采用HT1621进行段式液晶驱动，如图15所示。HT1621是一款128个位元的LCD控制器件，内部RAM直接对应LCD的显示单元。相应的软件使它适用于包括LCD模块和显示子系统在内的多功能应用。主控制器与HT1621接口只需4到5根线。内置的省电模式极大的降低了功耗。 
4、RS232串行通信接口电路 
RS-232接口是一种常用的用于同PC机或其它设备通信的接口，标准DB9female接口，板上已带RS-232电平转换，可直接与PC连接。同时连接到射频模块，带有RTS/CTS硬件流控信号。LED D6、D7指示数据收发状态。其电路 原理图如图16。 
5、CC2430/31模块接口电路 
如图17，采用德州仪器(TI)ZigBee射频芯片CC2430-F128。 
6、无线射频模块的设计 
便携式气体检测报警仪使用普通ZigBee无线射频模块，采用德州仪器(TI)ZigBee射频芯片CC2430-F128。该模块技术特征是： 
●工作频带范围：2.400～2.483的5GHz； 
●数据速率达250kbps，码片速率达2Mchips/s； 
●输出功率可编程控制(-25.2dbm-0.6dbm)； 
●接收灵敏度(-91dbm)； 
●功耗：TX：27mA，RX：25mA； 
●接口：24Pin，引出所有可用I/O； 
●外接天线的选用(倒F天线，频率范围：2.4GHz～2.5GHz，特征阻抗：50Ω，驻波比：＜＝2.0，增益：3dBi)； 
●模块外形尺寸：18×34mm； 
●直线传输距离：100m。 
用于协调器和路由器的扩展距离的射频模块采用特征阻抗为50Ω的鞭状天线，增益3dBi，通过SMA连接；外形尺寸为：20.3×44.3mm；直线传输距离分别为1000m。 
5.2节点软件的详细设计 
ZigBee协议栈是使用C语言编写的，协议栈使用内部闪存程序存储器来存储可配置的MAC地址、网络表和绑定表，因此，必须使用可自编程的闪存存储器单片机。 
图8为协议栈构架，协议栈根据ZigBee规范的定义将其逻辑分为多个层。 实现每个层的代码位于一个独立的源文件中，而服务和应用程序接口(API)则在头文件中定义。要实现抽象性和模块性，顶层总是通过定义完善的API和紧接着的下一层进行交互，该层的C头文件定义该层所支持的所有API。用户应用程序总是与应用支持子层(APS)和应用层(APL)交互。典型的应用程序总是与应用层(APL)和应用支持子层(APS)接口，APL模块提供高级协议栈管理功能，用户应用程序使用此模块来管理协议栈功能。 
APS层主要提供ZigBee端点接口。应用程序将使用该层打开或关闭一个或多个端点并且获取或发送数据。APS还有一个间接发送缓冲器RAM，用来存储间接帧，直到目标接收者请求这些帧为止。MAC_MAX_DATA_REQ_PERIOD编译时间选项定义了确切的请求时间。节点请求数据时间越长，数据包需要保存在间接发送缓冲器里的时间也越长，数据请求时间越长需要的间接缓冲空间越大。 
ZigBee设备对象(ZDO)负责接收和处理远程设备的不同请求。介质访问控制(MAC)层实现了IEEE 802.15.4规范所要求的功能，并负责同物理(PHY)层进行交互。 
协议栈在一个轮转查询式操作系统下实现(如图18)。操作系统一共要处理6项任务，分别为MAC层、网络层、板硬件抽象层，应用层、ZigBee设备应用层以及可完全由用户处理的应用层，其优先级由高到低，即MAC层具有最高的优先级，用户层具有最低的优先级。如果MAC层任务有事件无法处理完，用户层任务就永远不会得到执行。操作系统专门分配了存放所有任务事件的数组，每一个单元对应存放着每一个任务的所有事件。不断地查询每个任务中是否有事件发生，如果发生即执行相应的事件处理函数。 
ZigBee网络组建过程主要包括以下三个阶段： 
①、网络初始阶段：节点完成初始化，检查网络是否存在； 
②、主节点配置网络过程：产生主节点，开始配置网络(如图19)； 
③、从节点入网过程：作为从节点加入网络(如图20)。 
5.3系统技术特征 
1、系统功能和特点： 
●气体浓度监测：便携式和路由器节点均可监测、实时更新气体浓度值； 
●现场报警：气体浓度超标后，便携式和路由器节点声光报警； 
●显示：气体浓度、节点地址、网络状态、一、二级报警值、背光显示； 
●开关机：便携式和路由器节点可关机进入节电状态； 
●远程监控：气体浓度数据无线传输给监控中心，远程监控和报警； 
●报警记录查询：通过监控中心软件查询数据库中保存的报警记录； 
●远程查看：允许用户通过在监控中心查看各个节点的状态及气体浓度。 
2、监控软件： 
系统监控中心实现如下功能： 
●被测节点参数配置； 
●显示：显示气体浓度并实时更新； 
●报警：气体浓度超标后，声光报警； 
●报警记录：可查询和打印数据库中保存的报警记录； 
●远程查看：可查看各个节点的信息及状态。 
3、网络协调器 
●执行新版防爆标准、监控标准及新版《煤矿安全规程》； 
●采用ZigBee联盟认证的射频卡，符合IEEE802.15.4技术标准，ZigBee-2006协议标准，工作频带范围：2.400～2.4835GHz； 
●数据速率250kbps，码片速率2Mchips/s； 
●输出功率可编程控制(-25.2dbm-0.6dbm)； 
●高接收灵敏度(-91dbm)； 
●负责发起建立ZigBee无线传感器网络； 
●提供波特率为115200kbps的RS-232接口与工业PC机数据通信； 
●220V交流电供电，无须考虑功耗问题。 
4、网络路由器 
●执行新版防爆标准、监控标准及新版《煤矿安全规程》； 
●采用ZigBee联盟认证的射频卡，符合IEEE802.15.4技术标准，ZigBee-2006协议标准，工作频带范围：2.400～2.4835GHz； 
●数据速率达250kbps，码片速率达2Mchips/s； 
●输出功率可编程控制(-25.2dbm-0.6dbm)； 
●高接收灵敏度(-91dbm)； 
●负责进行数据路由传输，扩大无线传感器网络覆盖面积； 
●工业24VDC供电，无须考虑功耗问题。 
5、气体检测报警仪 
(1)固定式气体检测报警仪 
●执行新版防爆标准、监控标准及新版《煤矿安全规程》； 
●采用ZigBee联盟认证的射频卡，符合IEEE802.15.4技术标准，ZigBee-2006协议标准，工作频带范围：2.400～2.4835GHz； 
●数据速率达250kbps，码片速率达2Mchips/s； 
●输出功率可编程控制(-25.2dbm-0.6dbm)； 
●高接收灵敏度(-91dbm)； 
●有毒、有害和氧气检测报警仪采用电化学传感器，可燃气体检测报警仪 采用催化燃烧传感器。通过更换传感器可检测CO、H2S、O2、NH3、H2、C2H4等几十种气体的浓度。 
●通过变换固件程序，可实现路由功能。 
●可输出继电器开关控制信号。 
●220V交流电供电，无须考虑功耗问题。 
(2)便携式气体检测报警仪 
●执行新版防爆标准、监控标准及新版《煤矿安全规程》； 
●采用ZigBee联盟认证的射频卡，符合IEEE802.15.4技术标准，ZigBee-2006协议标准，工作频带范围：2.400～2.4835GHz； 
●数据速率达250kbps，码片速率达2Mchips/s； 
●输出功率可编程控制(-25.2dbm-0.6dbm)； 
●高接收灵敏度(-91dbm)； 
●大屏幕液晶显示，超亮桔黄色背光，方便光线较暗时使用； 
●声、光和振动三种方式同时报警； 
●干电池和锂充电电池两种供电方式，电池欠压报警； 
●密封好，体积小，便于携带。 
(3)气体检测报警仪检测技术参数 
Figure DEST_PATH_GA20192146200920158536001D00101
  对比项目   ZigBee气体检   测报警系统   单一的气体检   测仪   总线型气体检测   报警系统   其他无线气体检   测报警系统
  甲醛检测仪   CH2O   0～10ppm   0.1ppm   1ppm
  臭氧检测仪   O3   0～50ppm   1ppm   5ppm
  可燃气检测仪   Ex   0～100％LEL   1％LEL   25％LEL

Claims (4)

1.一种基于ZigBee的无线气体检测报警系统，其特征在于，以ZigBee无线技术为核心的系统结构，系统由监控中心、网络协调器、网络路由器和气体检测仪构成，系统的各个部分通过ZigBee无线技术连接组成一个分布式无线传感网络。
2.如权利要求1所述的基于ZigBee的无线气体检测报警系统，其特征在于，系统中各个部分的组成和连接关系分别是：
监控中心是基于PC机的监控平台，监控中心软件由ZigBee无线网络参数配置模块、系统数据库管理模块和串口数据通信模块构成；
协调器、路由器和气体检测报警仪都以CC2430无线单片机为核心；
网络协调器包括射频模块、串口数据通信模块和电源管理模块，串口通信采用标准DB9接口，外接RS232串口线与监控中心计算机连接，电平转换芯片MAX3232连接DB9接口与射频模块；
路由器由传感器、信号调理电路、ADC模数转换、微控制器、无线射频模块、电源模块和人机界面构成，有毒、有害和氧气检测报警仪采用电化学气体传感器，可燃气体检测报警仪采用催化燃烧传感器；
气体检测报警仪由传感器、信号调理电路、ADC模数转换、微控制器、无线射频模块、电源模块和人机界面构成，显示模块采用HT1621进行段式液晶驱动。
3.如权利要求1所述的基于ZigBee的无线气体检测报警系统，其特征在于，射频模块电路的结构：射频模块以SoC ZigBee单片机CC2430为核心，外加RF部分电路，扩展距离的射频模块另外增加射频功率放大器PA和低噪声放 大器LNA；便携式气体检测仪采用普通射频模块，协调器和路由器采用扩展距离的射频模块；
RF部分电路由收发端口，偏置电路，balun变换，阻抗匹配，直流阻隔，带通滤波和天线构成，该电路工作频段为2.4GHz-2.4835GHz；RF_P和RF_N为CC2430提供的平衡端口，其上射频信号以差分方式传输，端口阻抗60+j164Ω；TXRX_SWITCH是CC2430对外提供的直流偏置源，通过L331对整个电路提供直流偏置，从而切换电路的收发状态；两个λ/4长度的微带线串联组成λ/2的传输线，实现balun变换，L321调整端口的阻抗的j164部分；C341将在天线和balun之间耦合RF信号，并阻隔直流信号至天线；C341同时与L341一起构成带通滤波器，有效改善多次谐波问题，通频带在2.4GHz～2.5GHz之间；普通射频模块天线采用特征阻抗为50O的倒F天线，增益3dBi；扩展距离的射频模块天线采用特征阻抗为50Ω的鞭状天线，增益3dBi，通过SMA连接。
4.如权利要求1所述的基于ZigBee的无线气体检测报警系统，其特征在于，普通射频模块的尺寸：18×34mm；扩展距离的射频模块的尺寸：20.3×44.3mm。 
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