CN204517810U

CN204517810U - 物联网远传燃气表无线扩频收发模块及其pcb版图结构

Info

Publication number: CN204517810U
Application number: CN201520268216.6U
Authority: CN
Inventors: 程体飞; 赵勇; 胡芸华
Original assignee: Chengdu Qianjia Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Qianjia Technology Co Ltd
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2025-04-29

Abstract

本实用新型涉及射频电路设计领域，特别是一种物联网远传燃气表无线扩频收发模块及其PCB版图结构，所述物联网远传燃气表无线扩频收发模块包括天线、开关电路、时钟电路以及无线扩频芯片；所述无线扩频芯片的输入端、输出端与所述开关电路之间还设置有输入阻抗匹配电路、输出阻抗匹配电路，保证了输入输出链路阻抗的匹配性，使得的电路具有更好的抗干扰能力；同时，本实用新型提供的PCB版图结构采用四层布局方式，将所有的元器件布置于PCB板的同一层上，形成一个完整统一的参考地，也减少了射频接收链路和射频发射链路上的过孔数量，从而减小过孔带来的寄生参量与阻抗突变，能有效的保证微带线阻抗的一致性，进一步提高了无线扩频收发模块的稳定性。

Description

物联网远传燃气表无线扩频收发模块及其PCB版图结构

技术领域

本实用新型涉及射频电路设计领域，特别是一种物联网远传燃气表无线扩频收发模块及其PCB版图结构。

背景技术

在燃气表无线收发模块领域中，无线收发模块基本上采用传统的调制方式进行数据通信，但目前燃气表无线收发模块在实际应用中容易出现抗干扰性能差、保密性不强等一系列的问题，从而导致通信质量差。

另外，目前常用的无线收发模块中，多采用两层板的设计方式，这就不可避免的要使一些走线把两层板的地层分割开来，从而导致不能形成一个完整的参考地，因此采用这种设计方式的无线收发模块在使用过程中极不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服目前的燃气表无线收发模块抗干扰性能差、保密性不强等问题，提供一种抗干扰能力强的物联网远传燃气表无线扩频收发模块，包括天线、开关电路、时钟电路以及无线扩频芯片。

所述时钟电路与所述无线扩频芯片连接；所述无线扩频芯片的输入端和输出端均通过所述开关电路与天线连接；

所述无线扩频芯片的输入端与所述开关电路之间还设置有输入阻抗匹配电路；同时，无线扩频芯片的输出端与所述开关电路之间还设置有输出阻抗匹配电路。

所述输出阻抗匹配电路包括第一输入端口、第二输入端口、输出端口；

所述第一输入端口、第二输入端口分别与所述无线扩频芯片连接；所述第一输入端口通过串接的第一电感、第二电感与所述第二输入端口连接，同时，所述第一输入端口还分别与第三电容、第四电容的一端连接，所述第三电容、第四电容的另一端接地；所述输出端口与所述第二输入端口之间依次串接有第四电感、第二电容、第一电容、及所述第二电感；所述第二电感与所述第一电容之间与第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端接地；所述第二电容两端并接有第三电感，同时所述第二电容两端还分别与第六电容、第七电容的一端连接，所述第六电容、第七电容的另一端接地；所述输出端口还与第八电容的一端连接，所述第八电容的另一端接地。

所述输入阻抗匹配电路包括第九电容、第十电容和第五电感；所述无线扩频芯片的输入端通过串接的第九电容、第十电容与所述开关电路连接；同时，所述无线扩频芯片的输入端还与第五电感的一端连接，所述第五电感的另一端接地。

进一步的，所述时钟电路与所述无线扩频芯片之间设置有匹配电容，用于调整时钟电路的精准度，以增强物联网远传燃气表无线扩频收发模块运行时的环境适应性。

进一步的，所述开关电路为单刀双掷开关电路。

进一步的，所述无线扩频芯片为SX1278无线扩频芯片。

为了克服目前无线收发模块中采用的两层板设计方式，从而导致一些走线把两层板的地层分割开来导致的射频信号的参考基准不同的问题，本实用新型还提供一种抗干扰能力强的，应用如上所述的物联网远传燃气表无线扩频收发模块的PCB版图结构，包括第一版图层、第二版图层、第三版图层和第四版图层；所述第一版图层、第二版图层、第三版图层和第四版图层之间通过过孔连接；所述第一版图层为无线扩频收发模块电路层；所述第二版图层为地层；所述第三版图层为电源层；所述第四版图层为信号控制走线层。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的物联网远传燃气表无线扩频收发模块通过设置输入阻抗匹配电路、输出阻抗匹配电路保证了输入输出链路阻抗的匹配性，使得的电路具有更好的抗干扰能力，更强的信息保密性及抗衰落、多径能力，能够解调底噪之下的有用信号从而提高数据的通信能力；同时，本实用新型提供的PCB版图结构采用四层布局方式，将所有的元器件布置于PCB板的同一层上，形成一个完整统一的参考地，也减少了射频接收链路和射频发射链路上的过孔数量，从而减小过孔带来的寄生参量与阻抗突变，能有效的保证微带线阻抗的一致性，进一步提高了无线扩频收发模块的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型输出阻抗匹配电路图。

图3为本实用新型输入阻抗匹配电路图。

图4为本实用新型开关电路及天线电路图。

图5为本实用新型实施例中无线扩频芯片及时钟电路电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：如图1所示，本实用新型的目的在于克服目前的燃气表无线收发模块抗干扰性能差、保密性不强等问题，提供一种抗干扰能力强的物联网远传燃气表无线扩频收发模块，包括天线5、开关电路4、时钟电路6以及无线扩频芯片1（本实施例中所述无线扩频芯片采用SX1278无线扩频芯片）。

如图4所示，本实施例中，所述开关电路4采用单刀双掷芯片U2（本实施例中为单刀双掷芯片UPG2214TK）；所述单刀双掷芯片U2的V1端口、V2端口分别为发送使能端口、接收使能端口，其分别用于接收发送使能信号TXEN及接收使能信号RXEN；所述单刀双掷芯片U2的RFCOM端口通过电容C14与天线A1连接。

如图1、图5所述时钟电路6与所述无线扩频芯片1连接；所述无线扩频芯片1的输入端RFI_LF和输出端VR_PA、PA_BOOST均通过所述开关电路4与天线5连接；

所述无线扩频芯片1的输入端RFI_LF与所述开关电路4之间还设置有输入阻抗匹配电路3；同时，无线扩频芯片1的输出端VR_PA、PA_BOOST与所述开关电路4之间还设置有输出阻抗匹配电路2；

如图2所示，所述输出阻抗匹配电路2包括第一输入端口、第二输入端口、输出端口、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8。

所述第一输入端口、第二输入端口分别与所述无线扩频芯片1的输出端VR_PA、PA_BOOST连接；所述第一输入端口通过串接的第一电感L1、第二电感L2与所述第二输入端口连接，同时，所述第一输入端口还分别与第三电容C3、第四电容C4的一端连接，所述第三电容C3、第四电容C4的另一端接地；所述第二输入端口与所述输出端口之间依次串接有第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2、第四电感L4；所述第二电感L2与第一电容C1之间与第五电容的一端连接，所述第五电容C5的另一端接地；所述第二电容C2两端并接有第三电感L3，同时所述第二电容C2两端还分别与第六电容C6、第七电容C7的一端连接，所述第六电容C6、第七电容C7的另一端接地；所述输出端口还与第八电容C8的一端连接，所述第八电容的另一端接地；所述输出端口与单刀双掷芯片U2的RF2端口连接。

如图3所示，所述输入阻抗匹配电路3包括第九电容C9、第十电容C10和第五电感L5；所述无线扩频芯片的输入端RFI_LF通过串接的第九电容C9、第十电容C10与所述单刀双掷芯片U2的RF1端口连接；同时，所述无线扩频芯片1的输入端RFI_LF还与第五电感L5的一端连接，所述第五电感L5的另一端接地。

进一步的，所述时钟电路6与所述无线扩频芯片1之间设置有匹配电容C11、C12、C13，用于增强物联网远传燃气表无线扩频收发模块运行时的环境适应性。

需要注意的是，本实施例中采用了采用SX1278无线扩频芯片，因此无需在射频发射链路上增加PA（Power amplifier，功率放大器）、射频接收链路上增加LNA（Low Noise Amplifier，低噪声放大器）即可满足应用要求，这样很大程度上降低了物联网远传燃气表无线扩频收发模块设计中的难度与整体成本。

另外，针对所述无线扩频芯片1的供电电源线容易出现高频噪声和尖峰干扰的现象，我们在所述无线扩频芯片1与电源之间串联一个磁珠，所述磁珠可以可以很好的抑制电源线上的高频噪声与尖峰干扰，具有吸收静电脉冲的能力。

另外，某些实施例中，所述燃气表无线收发模块外还设置有屏蔽层，用以隔绝外界的干扰，也可阻隔本模块干扰其他电子系统。

实施例2：为了克服目前无线收发模块中采用的两层板设计方式，从而导致一些走线把两层板的地层分割开来导致的射频信号的参考基准不同的问题，本实用新型还提供一种抗干扰能力强的，应用如上所述的物联网远传燃气表无线扩频收发模块的PCB版图结构，包括第一版图层、第二版图层、第三版图层和第四版图层；所述第一版图层、第二版图层、第三版图层和第四版图层之间通过过孔连接；所述第一版图层为无线扩频收发模块电路层，所有的元器件布置于第一版图层上，可有效减少过孔数量；所述第二版图层为地层；所述第三版图层为电源层；所述第四版图层为信号控制走线层，即第四版图层为无线扩频收发模块与燃气表控制器的接口部分（如开关电路4的接收使能信号接接收接口、发送使能信号接收接口等）；在微带线特性阻抗为50欧、介质介电常数一定的条件下，第一版图层与第二版图层的介质距离决定了射频微带线的线宽，其线宽W≈2*介质距离（毫米）；第一层射频微带线走线应避免走直角，PCB板中覆地必须要求没有孤岛、毛刺的存在。

另外应注意，由于布置在所述第一版图层中的参考时钟电路中包含有两个匹配电容，因此位于参考时钟电路版图部分下的所述第二版图层、第三版图层、第四版图层不能布制有任何信号走线。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种物联网远传燃气表无线扩频收发模块，包括天线、开关电路、时钟电路以及无线扩频芯片；

其特征在于，所述无线扩频芯片的输入端与所述开关电路之间还设置有输入阻抗匹配电路；同时，无线扩频芯片的输出端与所述开关电路之间还设置有输出阻抗匹配电路。

2.如权利要求1所述的一种物联网远传燃气表无线扩频收发模块，其特征在于，

所述第一输入端口、第二输入端口分别与所述无线扩频芯片连接；所述第一输入端口通过串接的第一电感、第二电感与所述第二输入端口连接，同时，所述第一输入端口还分别与第三电容、第四电容的一端连接，所述第三电容、第四电容的另一端接地；所述输出端口与所述第二输入端口之间依次串接有第四电感、第二电容、第一电容、及所述第二电感；所述第二电感与所述第一电容之间与第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端接地；所述第二电容两端并接有第三电感，同时所述第二电容两端还分别与第六电容、第七电容的一端连接，所述第六电容、第七电容的另一端接地；所述输出端口还与第八电容的一端连接，所述第八电容的另一端接地；

3.根据权利要求1所述的物联网远传燃气表无线扩频收发模块，其特征在于，所述时钟电路与所述无线扩频芯片之间设置有匹配电容，用于调整时钟电路的精准度。

4.根据权利要求1所述的物联网远传燃气表无线扩频收发模块，其特征在于，所述开关电路为单刀双掷开关电路。

5.根据权利要求1所述的物联网远传燃气表无线扩频收发模块，其特征在于，所述无线扩频芯片为SX1278无线扩频芯片。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的物联网远传燃气表无线扩频收发模块的PCB版图结构，其特征在于，包括第一版图层、第二版图层、第三版图层和第四版图层；所述第一版图层、第二版图层、第三版图层和第四版图层之间通过过孔连接；所述第一版图层为无线扩频收发模块电路层；所述第二版图层为地层；所述第三版图层为电源层；所述第四版图层为信号控制走线层。