CN204406653U

CN204406653U - Usb无线通信电路

Info

Publication number: CN204406653U
Application number: CN201520129149.XU
Authority: CN
Inventors: 王成; 朱政坚; 陈剑
Original assignee: Wasion Group Co Ltd
Current assignee: Wasion Group Co Ltd
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2025-03-06

Abstract

本实用新型公开了一种USB无线通信电路，包括天线阻抗匹配电路、RF收发电路、控制器、USB转UART数据转换器、USB电路、复位电路和供电电路；控制器通过RF收发电路再经由天线阻抗匹配电路与RF天线连接；控制器通过USB转UART数据转换器与USB电路连接；复位电路分别与控制器、USB转UART数据转换器连接；供电电路为控制器、USB转UART数据转换器、USB电路供电。本实用新型是一种低成本、低功耗、高速、2.4GHz无线通信电路；采用无线通信方式，通信速率达到2Mbps；可同时与3个从节点进行数据通信；本实用新型还采用USB转接方式，USB接口既能与电脑进行数据通信，又能提供5V电源。

Description

USB无线通信电路

技术领域

本实用新型涉及一种USB无线通信电路。

背景技术

目前大型电子设备维护端口一般是RS232或Ethernet网口有线方式，此种方式下的电子设备维护端口通信速率低（最高速为10kbps）；此外，现有无线数据通信电路无法同时接入多个节点，且成本高、电路复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高速且低成本的USB无线通信电路。

本实用新型提供的这种USB无线通信电路，包括天线阻抗匹配电路、RF收发电路、控制器、USB转UART数据转换器、USB电路、复位电路和供电电路；控制器通过RF收发电路再经由天线阻抗匹配电路与RF天线连接；控制器通过USB转UART数据转换器与USB电路连接；复位电路分别与控制器、USB转UART数据转换器连接；供电电路为控制器、USB转UART数据转换器、USB电路供电。

所述天线阻抗匹配电路包括π型滤波器、双向瞬态抑制器和高频耦合电容；RF天线通过π型滤波器与高频耦合电容连接；RF天线通过双向瞬态抑制器接地。

所述RF收发电路包括电容C18、电容C19、电容C23、电容C24、电感L5和电感L7；射频信号负端通过电容C18串联电容C19与天线阻抗匹配电路连接，该射频信号负端还通过电容C18经由电感L5接地；射频信号正端通过电容C23串联电感L7与天线阻抗匹配电路连接，该射频信号正端还通过电容C23经由电容C24接地。

所述控制器采用德州仪器公司的型号为CC2510F16芯片，为主节点。所述USB转UART数据转换器采用Silicon Labs公司的型号为CP2102的芯片。所述复位电路包括按键复位电路和指示灯电路。

本实用新型是一种低成本、低功耗、高速、2.4GHz无线通信电路。本实用新型采用无线通信方式，通信速率达到2Mbps，解决数据传输延时问题；本实用新型能够同时与3个从节点进行数据通信（无线控制或数据升级），主节点可以管理从节点的无线信道参数信息；本实用新型还采用USB转接方式，电路简单，成本低廉，USB接口既能与电脑进行数据通信，又能提供5V500mA电源。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的天线阻抗匹配电路图。

图3是本实用新型的RF收发电路图。

图4是本实用新型的控制器电路图。

图5是本实用新型的USB转UART数据转换器及USB电路图。

图6是本实用新型的供电电路图。

图7是本实用新型的复位电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括天线阻抗匹配电路、RF收发电路、控制器（包含外围电路）、USB转UART数据转换器、USB电路、复位电路和供电电路；控制器通过RF收发电路再经由天线阻抗匹配电路与RF天线连接；控制器通过USB转UART数据转换器与USB电路连接；复位电路分别与控制器、USB转UART数据转换器连接；供电电路为控制器、USB转UART数据转换器、USB电路供电。

如图2所示，天线阻抗匹配电路包括π型滤波器、双向瞬态抑制器D7和高频耦合电容C12。RF天线通过π型滤波器与高频耦合电容C12连接；RF天线通过双向瞬态抑制器D7接地。

该电路一共包含双向瞬态抑制器D7、电容C22、电容C21、电感L6、高频耦合电容C12五个器件。依据天线阻抗50Ω匹配原则，将电容C22、电容C21、电感L6这三个器件设计成一款最简单π型滤波器，既可以增大天线的增益，减少信号反射系数，又可以实现接收和发送无线信号的滤波。双向瞬态抑制器D7用于保护RF收发电路。高频耦合电容C12用于减少天线噪声对RF接收电路的影响。

如图3所示，RF收发电路包括电容C18、电容C19、电容C23、电容C24、电感L5和电感L7；射频信号负端通过电容C18串联电容C19与天线阻抗匹配电路连接，该射频信号负端还通过电容C18经由电感L5接地；射频信号正端通过电容C23串联电感L7与天线阻抗匹配电路连接，该射频信号正端还通过电容C23经由电容C24接地。该电路共包含6个器件。

当控制器处于接收模式时，RF收发电路作为接收电路——LAN滤波电路；其中，电容C19和电感L7组成一个2.4GHz谐振电路，将天线ANT_IN信号分为一组差分信号，电感L5和电容C24调整差分信号幅值，使其满足芯片LNA信号输入范围，电容C18和电容C23是信号耦合滤波电容，用于减少信号输入共模噪声。

当控制器处于发送模式时，RF收发电路又作为发送电路——PA外部匹配电路；其中电容C18和电容C23依旧作为信号耦合滤波电容，用于隔离天线干扰噪声和芯片内部电源纹波噪声。电容C24和电感L7组成一个差模信号低通滤波器，电容C19和电感L5组成一个差模信号高通滤波器，这两个滤波器一起组成一个带通滤波器，通频带宽为4.5MHz，中心频点为2.4GHz。

如图4所示，控制器外围电路包括控制器D1、晶体XL2、电容C20、电容C27、电容C17、电容C44、电源滤波电容C43、电流基准电阻R3。

本实用新型的控制器采用德州仪器公司的型号为CC2510F16芯片，为主节点；其工作频段是2.4~2.5GHz，芯片内嵌8051处理器，包含64kB的flash存储器和8kB RAM，采用24MHz±10ppm晶体。

通过配置芯片内部SFR寄存器PERCFG.U0CFG和PERCFG.U1CFG（URAT0硬件引脚为P02/03，URAT0硬件引脚为P16/17），可以配置UART0和UART1接口参数（波特率、校验位、数据格式等），电阻R14、电阻R15用于硬件配置该控制器的工作模式，本电路工作在主节点管理模式。

本电路采用内置PA，数据通信时工作电流是10mA，发射功率是12dBm；本电路采用内置LNA和AGC，接收电流是4.5mA，接收灵敏度-110dBm，自动增益调节器范围是0~64dB；本电路采用内部RSSI检测，无线通信速率为2.4kbps时，RSSI检测阈值为81dB，当高速模式下2Mbps时，RSSI检测阈值为78dB。

为了保证射频信号频率偏差在±5kHz范围内，晶体XL2采用±10ppm高品质晶体。

为了保证射频发射时信号强度达到12dBm，电流基准电阻R3采用精度为0.5%的精密电阻。

如图5所示，本实用新型的USB转UART数据转换器采用Silicon Labs公司的型号为CP2102的芯片；芯片内置576Byte接收缓存器和640Byte发送缓存器，接口通信波特率范围大（从300bps到2Mbps可设置）。USB电路采用SW1单刀双掷开关，开启无线通信电路供电。

图中，C19、C30为UART数据保护电容，D4、D5为USB数据线静电保护管，R9、R10为数据线常态低电平电阻，R7、R8为USB数据线限流电阻，C26为电源滤波电容，R4、R16为CP2102低功耗工作配置电阻，R11、R12为UART数据线短路电阻。

如图6所示，供电电路主要采用型号为AMS1117的稳压电源芯片D2，其输入电压5~15V，输出电压3.3V±10%，输出电流800mA。图中，C34、C35为电源输入滤波电容，C31、C32、C33为数字电源输出滤波电容。L8是数字电源与模拟电源隔离磁珠，C42、C40、C41、C39为模拟电源滤波电容。

如图7所示，复位电路包括按键复位电路和指示灯电路。图中，K1为普通四角按钮按键，R2、R5、R6为指示灯发光二极管限流电阻，LED1、LED2是发光二极管，XS3为调试接口（HDR1×4）。

本实用新型采用主从运行模式，主节点通过无线唤醒信号唤醒设备内部的从节点。主节点采用USB转接口与电脑相连（USB数据和USB供电）。数据通信时，主节点能够同时与3个从节点进行数据通信（无线控制或数据升级），主节点可以管理从节点的无线信道参数信息。

Claims

1.一种USB无线通信电路，其特征在于，包括天线阻抗匹配电路、RF收发电路、控制器、USB转UART数据转换器、USB电路、复位电路和供电电路；控制器通过RF收发电路再经由天线阻抗匹配电路与RF天线连接；控制器通过USB转UART数据转换器与USB电路连接；复位电路分别与控制器、USB转UART数据转换器连接；供电电路为控制器、USB转UART数据转换器、USB电路供电。

2.根据权利要求1所述的USB无线通信电路，其特征在于，所述天线阻抗匹配电路包括π型滤波器、双向瞬态抑制器和高频耦合电容；RF天线通过π型滤波器与高频耦合电容连接；RF天线通过双向瞬态抑制器接地。

3.根据权利要求1所述的USB无线通信电路，其特征在于，所述RF收发电路包括电容C18、电容C19、电容C23、电容C24、电感L5和电感L7；射频信号负端通过电容C18串联电容C19与天线阻抗匹配电路连接，该射频信号负端还通过电容C18经由电感L5接地；射频信号正端通过电容C23串联电感L7与天线阻抗匹配电路连接，该射频信号正端还通过电容C23经由电容C24接地。

4.根据权利要求1所述的USB无线通信电路，其特征在于，所述控制器采用德州仪器公司的型号为CC2510F16芯片，为主节点。

5.根据权利要求1所述的USB无线通信电路，其特征在于，所述USB转UART数据转换器采用Silicon Labs公司的型号为CP2102的芯片。

6.根据权利要求1所述的USB无线通信电路，其特征在于，所述复位电路包括按键复位电路和指示灯电路。