CN204408330U - 无线传感网射频模块 - Google Patents
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Abstract
公开了一种无线传感网射频模块，包括核心处理单元、无线传感网通信单元、大功率发射单元、低噪声接收单元、射频收发单元、信号和电源同步控制单元、时隙跟踪及检测单元、电源管理单元、SPI通信单元以及低插损/高回损控制单元；电源管理单元与核心处理单元连接，用于各个单元的供电；无线传感网通信单元、信号和电源同步控制单元、时隙跟踪及检测单元、SPI通信单元以及低插损/高回损控制单元均与核心处理单元双向连接；大功率发射单元、低噪声接收单元分别与无线传感网络单元以及射频收发单元单向连接。本实用新型可以实现大功率发射，增强通信稳定性；高灵敏度接收，增加通信距离；低功耗电源管理。
Description
技术领域
本实用新型属于射频技术领域，具体地涉及一种无线传感网射频模块。
背景技术
射频识别技术(Radio Frequency Identification，缩写RFID)，是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。
近年来，物联网技术迅速发展，将逻辑上的信息世界与物理世界融合在一起，正在改变着人与自然的交互方式。利用WSN(Wireless SensorNetwork，无线传感器网)网络实现远程检测、控制的方案已经广泛应用于智能家居、环境监测、工业控制等领域。
现有的大功率射频模块，多为发射功率较高，可以达到1W发射，但是其接收灵敏度并没有提高，多为-120dBm-130dBm，一般在-120dBm左右。此外，现有的大功率射频模块在发射时，其输入电压要求在5V以上，相应的功耗也有所增加。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种结合无线传感器网络技术、信号和电源同步控制技术、时隙跟踪及检测技术的无线传感网射频模块。
根据本实用新型的一方面，提供一种无线传感网射频模块，包括核心处理单元、无线传感网通信单元、大功率发射单元、低噪声接收单元、射频收发单元、信号和电源同步控制单元、时隙跟踪及检测单元、电源管理单元、SPI通信单元以及低插损/高回损控制单元；其中，电源管理单元与核心处理单元连接，用于各个单元的供电；无线传感网通信单元、信号和电源同步控制单元、时隙跟踪及检测单元、SPI通信单元以及低插损/高回损控制单元均与核心处理单元双向连接；大功率发射单元、低噪声接收单元分别与无线传感网络单元以及射频收发单元单向连接。
优选地，所述核心处理单元用于接收与其连接的各个单元发送的控制信号以及射频信号。
优选地，所述无线传感网通信单元用于将对大功率发射单元、低噪声接收单元、射频收发单元的控制信号发送至其对应的单元进行控制。
优选地，所述大功率发射单元用于对射频信号放大，增加无线信号覆盖范围，并通过射频收发单元发射出去。
优选地，所述低噪声接收单元用于用于压制接收到的射频信号的噪声，并放大有用信号。
优选地，射频收发单元包括高隔离度的射频开关和天线插座，用于接收和发射射频信号。
优选地，所述信号和电源同步控制单元用于控制信号和电源的同步。
优选地，所述时隙跟踪及检测单元用于分配发射和接收时隙。
优选地，所述低插损/高回损控制单元用于控制射频回路的插损和回损。
优选地，所述SPI通信单元用于配置射频参数，其中，所述射频参数包括发射功率、射频频段、调制方式、通信数据带宽。
根据本实用新型的无线传感网射频模块可以通过SPI通信单元进行射频参数设置，实现大功率发射，增强通信稳定性；通过高性能的低噪声放大单元实现高灵敏度接收，增加通信距离；通过电源管理单元实现低功耗电源管理。
附图说明
图1示出了根据本实用新型的无线传感网射频模块的结构框图。
具体实施方式
以下公开为实施本申请的不同特征提供了许多不同的实施方式或实例。下面描述了部件或者布置的具体实施例以简化本实用新型。当然，这些仅仅是实例并不旨在限制本实用新型。
在本说明书通篇中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。由此，在说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”不一定都指同一实施例，但是可能如此。此外，根据本实用新型公开对本领域技术人员而言显而易见的是，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。图1示出了根据本实用新型的无线传感网射频模块的结构框图，所述装置包括核心处理单元101、无线传感网通信单元102、大功率发射单元103、低噪声接收单元104、射频收发单元105、信号和电源同步控制单元106、时隙跟踪及检测单元107、电源管理单元108、SPI通信单元109以及低插损/高回损控制单元110。电源管理单元108与核心处理单元101连接，用于各个单元的供电；无线传感网通信单元102、信号和电源同步控制单元106、时隙跟踪及检测单元107、SPI通信单元109以及低插损/高回损控制单元110均与核心处理单元101双向连接；大功率发射单元103与无线传感网络单元102以及射频收发单元105单向连接，用于对射频信号放大，增加无线信号覆盖范围，并通过射频收发单元105发射出去。低噪声接收单元104与无线传感网络单元102以及射频收发单元105单向连接，用于对接收到的射频信号进行噪声处理，并通过无线传感网通信单元102发送给核心处理单元101。
核心处理单元101是无线传感网射频装置的核心处理部分，用于对各个单元的控制。
无线传感网通信单元102用于将对大功率发射单元103、低噪声接收单元104、射频收发单元105的控制信号发送至其对应的单元进行控制。
大功率发射单元103用于对射频信号的增强处理。
在本实施例中，大功率发射单元103由PA芯片构成，最大发射功率可达33dBm。
低噪声接收单元104用于对接收到的射频信号进行噪声处理，并通过无线传感网通信单元102发送给核心处理单元101。
在本实施例中，低噪声接收单元104由低噪声放大器(LNA)构成，噪声系数较低，可使无线传感网射频模块实现-133dBm的接收灵敏度。
射频收发单元105用于接收和发射射频信号。
在本实施例中，射频收发单元105由高隔离度的射频开关和天线插座构成，根据IO状态控制收发切换，并通过天线插座及外接天线发射或接收射频信号。较高隔离度的射频开关可以对收/发操作进行隔离控制。
信号和电源同步控制单元106用于实现信号和电源的同步控制，保证大功率发送情况下，电源的输出能力与信号幅度相匹配。既保证了发射功率可达到峰值，又使发射所消耗的能量最优，达到降低能耗的目的
时隙跟踪及检测单元107用于实现射频信号的时隙跟踪及检测，进而合理分配发射和接收时隙，保证发射和接收过程顺利切换。可以提高发射和接收过程的时间利用率，减少不必要的重发过程，降低工作能耗。
电源管理单元108用于无线传感网射频模块的电源管理，核心处理单元101通过相应控制端进行电源的低功耗管理。
低插损/高回损控制单元109用于实现射频回路的插损和回损控制，提高信号的接收灵敏度。
SPI通信单元110用于配置射频参数，射频参数包括发射功率、射频频段、调制方式、通信数据带宽等。
本实用新型提供的无线传感网射频模块可以通过SPI通信单元进行射频参数设置，实现大功率发射，增强通信稳定性；通过高性能的低噪声放大单元实现高灵敏度接收，增加通信距离；通过电源管理单元实现低功耗电源管理。
上述实施例只是本实用新型的举例，尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (10)
1.一种无线传感网射频模块，其特征在于，包括核心处理单元、无线传感网通信单元、大功率发射单元、低噪声接收单元、射频收发单元、信号和电源同步控制单元、时隙跟踪及检测单元、电源管理单元、SPI通信单元以及低插损/高回损控制单元；
其中，电源管理单元与核心处理单元连接，用于各个单元的供电；
无线传感网通信单元、信号和电源同步控制单元、时隙跟踪及检测单元、SPI通信单元以及低插损/高回损控制单元均与核心处理单元双向连接；
大功率发射单元、低噪声接收单元分别与无线传感网络单元以及射频收发单元单向连接。
2.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述核心处理单元用于接收与其连接的各个单元发送的控制信号以及射频信号。
3.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述无线传感网通信单元用于将对大功率发射单元、低噪声接收单元、射频收发单元的控制信号发送至其对应的单元进行控制。
4.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述大功率发射单元用于对射频信号放大，增加无线信号覆盖范围，并通过射频收发单元发射出去。
5.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述低噪声接收单元用于压制接收到的射频信号的噪声，并放大有用信号。
6.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，射频收发单元包括高隔离度的射频开关和天线插座，用于接收和发射射频信号。
7.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述信号和电源同步控制单元用于控制信号和电源的同步。
8.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述时隙跟踪及检测单元用于分配发射和接收时隙。
9.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述低插损/高回损控制单元用于控制射频回路的插损和回损。
10.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述SPI通信单元用于配置射频参数，其中，所述射频参数包括发射功率、射频频段、调制方式、通信数据带宽。
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