CN206533558U - 物联网通信节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种数据传输准确性高并且通信距离远的物联网通信节点。该物联网通信节点，具有这样的特征，包括：控制处理芯片；数据接口单元；以及通信单元，其中，通信单元具有：阻抗匹配电路和通信器；阻抗匹配电路包含：π型滤波电路；和功率放大电路，π型滤波电路包含：第一滤波用电容、第二滤波用电容以及第一滤波用电感，第一滤波用电容的一端与第二通信接口相连接，另一端接地，第二滤波用电容的一端与功率放大电路相连接，另一端接地，第一滤波用电感的一端与第一滤波用电容的一端相连接，另一端与第二滤波用电容的一端相连接，第一滤波用电容和第二滤波用电容均为0.7pF，第一滤波用电感为5.1nH。

Description

物联网通信节点

技术领域

本实用新型属于物联网领域，具体涉及一种信噪比和误码率低、接收灵敏度高、通信距离远并且数据传输准确性高的物联网通信节点。

背景技术

随着网络技术的快速发展，信息的交换与通信已由人与人之间，逐渐扩展到了物与物之间，由此产生了物联网这一概念。物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照统一的协议标准，把物与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网通信系统主要包含节点模块和网关设备两大部分。其中，节点模块的数量与现场设备的信息传感装置的数量相匹配，即、节点模块与信息传感装置相一一对应连接。而且，所有的节点模块与网关设备之间基于预定通信规则相通信连接。这样，当现场设备产生运行数据信息时，首先，经由信息传感装置传输至相应的节点模块，然后，由节点模块将运行数据信息发送至网关设备，最后由网关设备将运行数据信息发送到外网中相应的远程监控设备。

但是，现有的节点模块收发的射频信号的性噪比和误码率通常都在5％以上，接收灵敏度大于﹣95dBm，致使数据传输准确性较低，节点之间的通信距离通常仅在200米以内，使得节点模块的传输通信性能收到了制约。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种数据传输准确性高并且通信距离远的物联网通信节点。

本实用新型提供了一种物联网通信节点，与现场设备相连接，用于实现现场设备与网关设备之间进行通信，具有这样的特征，包括：控制处理芯片，具有：第一通信端口以及第二通信端口；数据接口单元，一端与现场设备相连接，另一端与第一通信端口相连；以及通信单元，与第二通信端口相连接，并且基于预定通信规则与网关设备相通信连接，其中，控制处理芯片用于对从数据接口单元和通信单元输入的数据信息至少进行解析封装处理和调制或解调处理，通信单元具有：阻抗匹配电路和与该阻抗匹配电路相连的通信器；阻抗匹配电路包含：用于对从第二通信端口输入的数据信息进行滤波处理的π型滤波电路；和与该π型滤波电路相连、对数据信息进行放大处理的功率放大电路，π型滤波电路包含：第一滤波用电容、第二滤波用电容以及第一滤波用电感，第一滤波用电容的一端与第二通信接口相连接，另一端接地，第二滤波用电容的一端与功率放大电路相连接，另一端接地，第一滤波用电感的一端与第一滤波用电容的一端相连接，另一端与第二滤波用电容的一端相连接，第一滤波用电容和第二滤波用电容的电容量均为0.7pF，第一滤波用电感为5.1nH。

在本实用新型提供的物联网通信节点中，还可以包括：外部晶振电路，与控制处理芯片相连接，包含：一个高频振荡电路和一个低频振荡电路，其中，控制处理芯片还具有与外部晶振电路相连接的晶振电路连接端口。

在本实用新型提供的物联网通信节点中，还可以具有这样的特征：高频振荡电路具有：频率为32Mhz的高频晶体振荡器和电容量为1pF的第一负载电容，高频晶体振荡器具有四个引脚，第1引脚和第3引脚与晶振电路连接端口相连接，第2引脚和第4引脚接地，第一负载电容与第3引脚相连接；低频振荡电路具有频率为32Mhz的低频晶体振荡器、电容量均为9pF的第二负载电容和第三负载电容，低频晶体振荡器具有两个引脚，第1引脚和第2引脚均与晶振电路连接端口相连接，第二负载电容的一端与低频晶体振荡器的第1引脚相连，另一端接地，第三负载电容的一端与低频晶体振荡器的第2引脚相连，另一端接地。

在本实用新型提供的物联网通信节点中，还可以具有这样的特征：通信器包含：第一天线构件和第二天线构件，阻抗匹配电路还具有一个连接用电阻，该连接用电阻的一端与π型滤波电路相连接，另一端与第一天线构件或者功率放大电路相连接，功率放大电路含有：RXF2401C型号的功放芯片、第四负载电容、第五负载电容以及第六负载电容，功放芯片具有：用于与连接用电阻的另一端相连的一个信息传输端口、与输入电压相连接的两个电压输入第二端口、和与第二天线构件相连接的一个天线连接端口，第四负载电容的一端与一个电压输入第二端口相连，另一端接地，第五负电容和第六负载电容的一端都与另一个电压输入第二端口相连，另一端都接地。

在本实用新型提供的物联网通信节点中，还可以具有这样的特征：连接用电阻的阻值为10pF，第四负载电容和第五负载电容的电容量为0.1μF，第六负载电容的电容量为4.7μF。

在本实用新型提供的物联网通信节点中，还可以具有这样的特征：第一天线构件包含：第一天线连接器和第一天线，第一天线连接器具有I-PEX接口，第一天线为I-PEX天线；第二天线构件包含：第二天线连接器1422a、第二天线和第三天线，第二天线连接器1422a具有I-PEX接口和SMA接口，第二天线为I-PEX天线，第三天线为SMA天线。

在本实用新型提供的物联网通信节点中，还可以包括：电源管理单元；其中，控制处理芯片还具有电压输入第一端口，电源管理单元与电压输入第一端口相连接，用于向控制处理芯片输入额定工作电压，电源管理单元还与功放芯片的两个电压输入第二端口相连接，用于向功放芯片输入额定工作电压。

在本实用新型提供的物联网通信节点中，还可以具有这样的特征：电源管理单元包含电源电压转换电路和电源稳压滤波电路，该电源稳压滤波电路含有：钽电容，一级滤波电容一，电源π型滤波电路，一级滤波电容二，和二级滤波电容，电源π型滤波回路包含：第三滤波用电容，第四滤波用电容，和第二滤波用电感，钽电容的一端连接电源电压转换电路的正极输入端，另一端接地，一级滤波电容一的一端与钽电容的正极相连接，另一端接地，第三滤波用电容的一端与一级滤波电容的一端相连接，另一端接地，第二滤波用电感的一端与第三滤波用电容的一端相连接，另一端与第四滤波用电容的一端相连接，第四滤波用电容的另一端接地，一级滤波电容二的一端与第四滤波用电容的一端相连接，另一端接地，二级滤波电容的一端与一级滤波电容二的一端相连接，另一端接地。

在本实用新型提供的物联网通信节点中，还可以具有这样的特征：钽电容、一级滤波电容一、第三滤波用电容、第四滤波用电容、一级滤波电容二和二级滤波电容的电容量分别为：220μF、0.01μF、4.7μF、220μF、0.01μF、150pF，第二滤波用电感为100nH。

在本实用新型提供的物联网通信节点中，还可以具有这样的特征：承载安装板，承载有控制处理芯片、数据接口单元和至少一部分的通信器，并且具有安装用接口，能够通过嵌入或焊接的方式安装在现场设备中，安装用接口包括：插针和邮票孔。

实用新型的作用与效果

根据本实用新型所涉及的物联网通信节点，因为在通信单元中阻抗匹配电路包含π型滤波电路，能够对从第二通信端口和输入的数据信息进行非常有效地滤波处理，并且在该中π型滤波电路中，第一滤波用电容和第二滤波用电容的电容量均为0.7pF，第一滤波用电感为5.1nH，这样π型滤波电路能够使得物联网通信节点收发的射频信号的性噪比和误码率大大降低，接受灵敏度得到提高，并且通信距离达到3Km以上，有效地提高了物联网通信节点的传输通信性能。

附图说明

图1是本实用新型的实施例中物联网系统的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例中物联网通信节点的结构框图；

图3是本实用新型的实施例中控制处理芯片的主体部的电路示意图；

图4是本实用新型的实施例中电源稳压滤波电路的电路结构图；

图5是本实用新型的实施例中阻抗匹配电路的电路结构图；

图6是本实用新型的实施例中阻抗匹配电路的电路结构图，其中，(a)是高频振荡电路的电路结构图，(b)是低频振荡电路的电路结构图；以及

图7是本实用新型的实施例中承载安装板的电路结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型的物联网通信节点作具体阐述。

在本实施例中，以农业智能大棚的物联网系统为例进行详细说明。

图1是本实用新型的实施例中物联网系统的结构示意图。

如图1所示，物联网系统1000包括大棚200、用于实现对该大棚200进行监控的物联网通信子系统100、以及与物联网通信子系统100通过第一通信网络300相通信连接的客户端400。

在本实施例中，大棚200整体作为一个现场设备，用于进行农业生产。为了使大棚200所形成的空间中的农作物或植物生长良好，在大棚200中安装有湿度传感器210、光照传感器220、灌溉传感控制器230以及空气质量传感器240。该四个传感器作为信息传感装置，分别用于实时采集大棚200所形成的内环境的湿度信息、光照强度信息、阀门状态信息以及空气质量信息。

物联网通信子系统100用于实现对大棚200的运行数据信息(即、湿度信息、光照强度信息、阀门状态信息以及空气质量信息)进行远程通信。它包含四个物联网通信节点10、一个网关设备20以及通过第二通信网络30与网关设备20相通信连接的云处理终端40。

四个物联网通信节点10与大棚200中的湿度传感器210、光照传感器220、灌溉传感控制器230以及空气质量传感器240一一对应连接。每个物联网通信节点10集成了符合WirelessHart协议标准射频收发器和微处理器，开始工作后，四个物联网通信节点10之间可自动组成蜂窝型网状网络结构(即、MESH自组网机制)，并且基于预先设定的通信规则与网关设备20之间进行通信。

网关设备20用于接收来自所有物联网通信节点10的运行数据信息，进一步对接收到的运行数据信息进行协议转换，最后，通过第二通信网络30将转换后的运行数据信息发送至云处理终端40中。在本实施例中，第二通信网络30可以为WIFI网络、2G通信网络、3G通信网络或以太网等通信网络。

云处理终端40一方面通过第二通信网络30接收网关设备20发送来的运行数据信息，进一步对该运行数据信息进行存储、分析等预先设定的处理。另一方面，通过第一通信网络300与客户端400相通信连接。

客户端400通过第一通信网络300与云处理终端40进行通信，从而访问云处理终端40所接收到的运行数据信息，从而让客户实时监控大棚200的所有运行数据信息。在本实施例中，客户端400为PC机；第一通信网络300可以为WIFI网络、2G通信网络、3G通信网络或以太网等通信网络。

另外，客户还可以通过客户端400发送与运行数据信息相对应的控制信息至云处理终端40，云处理终端40通过第二通信网络30将接收到的控制信息发送至网关设备20，网关设备20基于预定通信规则将接收到的控制信息发送至相对应的物联网通信节点10，物联网通信节点10将该控制信息传输给相应的传感器，使得大棚200执行与该控制信息相对应的操作。这里，控制信息的形式为电磁波信号。

具体地，以阀门状态信息为例，对本实用新型的方案进行说明：客户在客户端400发出作为控制信息(例如“完全打开阀门”、“打开一半阀门”、“关闭阀门”等)，该控制信息经由第一通信网络300发送至云处理终端40中，云处理终端40接收到该控制信息后通过第二通信网络30将其发送至网关设备20中，网关设备20基于预定通信规则将接收到的控制信息发送至与灌溉传感控制器230相连接的物联网通信节点10中，该物联网通信节点10将该控制信息传输给灌溉传感控制器230，该灌溉传感控制器230安装在阀门上，能够对阀门的开闭状态进行感应并基于接收到的控制信息执行相应的操作(即、打开阀门或关闭阀门)。

在本实施例中，虽然大棚200中安装了四个不同的信息传感装置，但是物联网通信子系统100中的四个物联网通信节点10的结构是完全相同，也就是说，任意一个物联网通信节点10都能够匹配不同的信息传感装置。

以下具体阐述物联网通信节点10的具体结构：

在此，仅对其中图1中位于左下方的物联网通信节点10进行详细说明，省略对其它三个物联网通信节点10的详细说明。

该物联网通信节点10与灌溉传感控制器230相连接，不仅能够将灌溉传感控制器230采集到的阀门状态信息发送至网关设备20中，还能够接收网关设备20发送来的与阀门状态信息相对应的控制信息。也就是说，该物联网通信节点10实现了大棚200与网关设备20之间进行通信。

图2是本实用新型的实施例中物联网通信节点的结构框图。

如图2所示，物联网通信节点10包括控制处理芯片11、电源管理单元12、数据接口单元13、通信单元14、外部晶振电路15以及承载安装板16。

控制处理芯片11用于控制电源管理单元12、数据接口单元13、通信单元14以及外部晶振电路15的运行，并对从数据接口单元13和通信单元14输入的数据信息至少进行解析封装处理和调制或解调处理。它具有电压输入第一端口11a、第一通信端口11b、第二通信端口11c以及晶振电路连接端口11d。

在本实施例中，控制处理芯片11的主体部采用的是基于32位的ARM Cortex M0+芯片。

图3是本实用新型的实施例中控制处理芯片的主体部的电路示意图。

如图3所示，在控制处理芯片11中，将编号为“1”、“8”、“9”、“10”、“14”、“15”、“20”、“23”、“27”、“28”、“32”、“35”、“36”、“44”的VBATT引脚作为电压输入第一端口11a；将编号为“4～7”、“16～19”、“24-25”、“37”、“40～48”这二十一个引脚作为第一通信端口11b，并且将编号为“33”的引脚作为第二通信端口11c；将编号为“21”和“22”、“30”和“31”的两对引脚分别作为晶振电路连接端口11d。

电源管理单元12的一端与图中未显示的外部供电装置相连接，另一端通过电压输入第一端口11a与控制处理芯片11相连接，并且它的另一端还和外部晶振电路15，用于将外部供电装置提供的外部电压转换为物联网通信节点10工作所需的额定工作电压，并将该额定工作电压提供给控制处理芯片11和外部晶振电路15。在本实施例中，外部供电装置为220V交流电源，额定工作电压为3.3V。

电源管理单元12包含电源电压转换电路121和电源稳压滤波电路122。电源电压转换电路121用于将外部供电装置提供的外部电压转换为额定工作电压，并输出给电源稳压滤波电路122。电源稳压滤波电路122用于对工作电压进行稳压和滤波。这里，电源电压转换电路为现有结构，不再赘述，以下仅对电源稳压滤波电路122进行详细说明。

图4是本实用新型的实施例中电源稳压滤波电路的电路结构图。

如图4所示，电源稳压滤波电路122包含：钽电容122a、一级滤波电容一122b、电源π型滤波电路122c、一级滤波电容二122d以及二级滤波电容122e。

电源π型滤波电路122c用于滤除电压中的波动成分，消除纹波。它包含：第三滤波用电容122c-1，第二滤波用电感122c-2以及第四滤波用电容122c-3。

钽电容122a的一端与电源电压转换电路121的正极输入端相连接，另一端接地，起到储存电荷、滤波、整流、耦合的作用。

一级滤波电容122b一的一端与钽电容122a的正极相连接，另一端接地，用于将一定频率的信号旁路掉，去除100M高频噪声。

第三滤波用电容122c-1的一端与一级滤波电容122b的一端相连接，另一端接地。用于在输入的电压升高时，把能量提供给第四滤波用电容122c-3。

第二滤波用电感122c-2的一端与第三滤波用电容122c-1的一端相连接，另一端与第四滤波用电容122c-3的一端相连接。用于在输入电压增高时，存储部分磁场能量，当电流减小时，又将能量释放出来，使电流变得平滑，从而进一步起到平波的作用。

第四滤波用电容122c-3的另一端接地，用于在输入电压升高时，存储部分电能；而在输入电压降低时，再向输出端进行放电，从而使得输出电压变得平滑，从而进一步起到平波的作用。

一级滤波电容二122d的一端与第四滤波用电容122c-3的一端相连接，另一端接地，能够将一定频率的信号旁路掉，去除100M高频噪声。

二级滤波电容122e为低频去耦电容，它的一端与一级滤波电容二122d的一端相连接，另一端接地，能够进行稳压，同时也可以降低元件的耦合噪声。

在本实施例中，钽电容122a、一级滤波电容一122b、第三滤波用电容122c-1，第四滤波用电容122c-3、一级滤波电容二122d以及二级滤波电容122e的电容量分别为：220μF、0.01μF、4.7μF、220μF、0.01μF、150pF，第二滤波用电感为100nH。

再如图2所示，数据接口单元13的一端与灌溉传感控制器230相连接，另一端通过第一通信端口11b与控制处理芯片11相连接。这样，通过数据接口单元13就能够实现灌溉传感控制器230与控制处理芯片11之间的信息传输。

数据接口单元13包含USB接口模块13a、RS232接口模块13b、RS485接口模块13c以及SPI接口模块13d，进一步还包含图中未显示的IIC接口模块、AD接口模块、IO接口模块等。在实际应用中，根据灌溉传感控制器230所预设的接口模块，选择数据接口单元13中相应的接口模块后使用传输线将灌溉传感控制器230与数据接口单元13进行连接。

通信单元14通过第二通信端口11c与控制处理芯片11相连接，并且基于预定通信规则与网关设备20无线通信连接，从而实现将灌溉传感控制器230采集到的阀门状态信息发送至网关设备20中，或者接收网关设备20发送来的与阀门状态信息相对应的控制信息。

通信单元14具有阻抗匹配电路141和与该阻抗匹配电路141相连的通信器142。通信器142包含第一天线构件1421和第二天线构件1422。

图5是本实用新型的实施例中阻抗匹配电路的电路结构图。

如图2和5所示，阻抗匹配电路141包含π型滤波电路1411、连接用电阻1412以及功率放大电路1413。

π型滤波电路1411用于对从第二通信端口11c输入的电磁波数据信息进行滤波处理，从而滤除该电磁波数据信息中的杂波等干扰信号。在本实施例中，π型滤波电路1411是经过仪器严格的仿真、建模、测试，各个元器件的阻抗匹配参数是经过严格的计算而得到的。π型滤波电路1411包含第一滤波用电容1411a、第二滤波用电容1411b以及第一滤波用电感1411c。在本实施例中，第一滤波用电容1411a和第二滤波用电容1411b的电容量均为0.7pF，第一滤波用电感1411c为5.1nH。

第一滤波用电容1411a的一端与第二通信接口11c相连接，另一端接地，用于在输入的电压升高时，把能量提供给第二滤波用电容1411b。

第二滤波用电容1411b的一端与功率放大电路1413相连接，另一端接地。用于在输入电压升高时，存储部分电能；而在输入电压降低时，再向输出端进行放电，从而使得输出电压变得平滑，起到平波的作用。

第一滤波用电感1411c的一端与第一滤波用电容1411a的一端相连接，另一端与第二滤波用电容1411b的一端相连接。能够在输入电压增高时，存储部分磁场能量，当电流减小时，又将能量释放出来，使电流变得平滑，从而进一步起到平波的作用。

连接用电阻1412(图5中符号为“R9”)的一端与π型滤波电路1411相连接，另一端作为选择端可以与第一天线构件1421或者功率放大电路1413相连接。本实施例中，连接用电阻1412的阻值为10pF。

功率放大电路1413通过连接用电阻1412与π型滤波电路1411相连，对传输来的数据信息进行放大处理。它含有RXF2401C型号的功放芯片1413a、第四负载电容1413b、第五负载电容1413c以及第六负载电容1413d。在本实施例中，第四负载电容1413b和第五负载电容1413c的电容量为0.1μF，第六负载电容1413d的电容量为4.7μF。

功放芯片1413a为RXF2401C或RXF2401型号的芯片。功放芯片1413a不仅具有功率放大的功能，还具有收发切换功能，收发切换的初始状态设置为保持接收回路导通状态，当需要发送运行数据信息时，由控制处理芯片11输出发送控制信息，使得整个功率放大电路1413保持发送回路导通状态，在运行数据信息发送完毕后，再切换回初始状态。在本实施例中，采用的是RXF2401C型号的芯片。

在芯片RFX2401C中，将编号为“5”的引脚作为发送信号的控制脚，用于控制芯片RFX2401C处于发送数据状态；将编号为“6”的引脚作为接收信号的控制脚，用于控制芯片RFX2401C处于接收数据状态。

此外，功放芯片1413a还具有信息传输端口1413a-1、两个电压输入第二端口1413a-2和1413a-3以及一个天线连接端口1413a-4。

信息传输端口1413a-1与连接用电阻1412的选择端相连。具体地，当有数据需要发送时，信息传输端口1413a-1用于输入经过π型滤波处理的电磁波信号；当有数据需要接收时，信息传输端口1413a-1用于输出经放大处理后的电磁波信号。

两个电压输入第二端口1413a-2和1413a-3与外接电源相连接。

天线连接端口1413a-4与第二天线构件1422相连接。具体地，该天线连接端口1413a-4用于输出作为待发送信号的放大处理后的电磁波信号，或者用于输入通信单元14接收到的电磁波信号形式的控制信息。

第四负载电容1413b的一端与电压输入第二端口1413a-2相连，另一端接地。

第五负电容1413c和第六负载电容1413d的一端都与电压输入第二端口1413a-3相连接，另一端都接地。

第四负载电容1413b、第五负电容1413c和第六负载电容1413d都起到滤波、稳压、储能的作用。

第一天线构件1421包含第一天线连接器1421a和第一天线(图中未显示)。第一天线连接器1421a具有I-PEX接口(图5中符号为“J7”)，第一天线为I-PEX天线。

第二天线构件1422包含第二天线连接器1422a、图中未显示的第二天线和第三天线。第二天线连接器1422a具有I-PEX接口(图5中符号为“J3”)和SMA接口(图5中符号为“J8”)，第二天线为I-PEX天线，第三天线为SMA天线。

1421a是不带功放电路的天线连接器，I-PEX接口，通过连接馈线的方式再去连接天线固定在任意位置；1422a是带功放电路的天线连接器，可直接连接SMA天线，也可先连接I-PEX接口的馈线再去连接天线固定在任意位置；SMA接口只能接SMA天线，I-PEX接口可连接任意天线(SMA天线、PCB天线等)；但通过I-PEX连接馈线的方式虽然灵活，但馈线多少会产生信号衰减。

通过上述结构，当需要使用功率放大电路1413来对信号进行放大处理时，就可以将连接用电阻1412的选择端连接到功率放大电路1413的信息传输端口1413a-1上；当不需要使用功率放大电路1413，就可以将连接用电阻1412的选择端连接到第一天线连接器1421a上(如图5中虚线所示)。本实施例的物联网通信节点10中，默认情况为需要使用功率放大电路1413，即、连接用电阻1412的选择端是连接到功率放大电路1413的信息传输端口1413a-1上的。

再如图2所示，外部晶振电路15与控制处理芯片11相连接，它包含：一个高频振荡电路151和一个低频振荡电路152。

图6是本实用新型的实施例中阻抗匹配电路的电路结构图，其中，(a)是高频振荡电路的电路结构图，(b)是低频振荡电路的电路结构图。

如图6(a)所示，高频振荡电路151具有高频晶体振荡器151a和第一负载电容151b。高频晶体振荡器151a频率为32Mhz，第一负载电容151b的电容量为1pF。

高频晶体振荡器151a具有四个引脚，第1引脚151a-1和第3引脚151a-3与晶振电路连接端口11d相连接，即、与图3中编号为“21”和“22”的两个引脚相连接；第2引脚151a-2和第4引脚151a-4接地。

第一负载电容151b与第3引脚151a-3相连接。

如图6(b)所示，低频振荡电路152具有低频晶体振荡器152a、第二负载电容152b和第三负载电容152c。低频晶体振荡器152a的频率为32Mhz，第二负载电容152b和第三负载电容152c的电容量均为9pF。

低频晶体振荡器152a具有两个引脚，第1引脚152a-1和第2引脚152a-2均与晶振电路连接端口11d相连接，即、与图3中编号为“30”和“31”的两个引脚相连接。

第二负载电容152b的一端与低频晶体振荡器152a的第1引脚152a-1相连，另一端接地。

第三负载电容152c的一端与低频晶体振荡器152a的第2引脚152a-2相连，另一端接地。

图7是本实用新型的实施例中承载安装板的电路结构图。为了便于查看，在图7中仅显示出了承载安装板的结构，而省略了设置在承载安装板上的其它结构。

如图2和7所示，承载安装板16用于承载控制处理芯片11、数据接口单元13和一部分的通信器(即、两个天线连接器1421a和1422a)，并且承载安装板16具有板体161和设置在板体161上的安装用接口162，该安装用接口162用于将整个承载安装板16安装在灌溉传感控制器230中的安装部上。

如图7所示，安装用接口162包括两排插针162a和两排邮票孔162b。两排插针162a分别设置在板体161的上、下两侧部上，能够通过插入(嵌入)到灌溉传感控制器230的安装部上的插孔中。两排邮票孔162b位于这两排插针162b外侧，能够通过焊接的方式贴合固定在灌溉传感控制器230的安装部上。这样，在对抗震要求不是很高，或者需要将承载安装板16灵活拆卸的场合下，就可以采用插针162a的方式来进行安装；而在对抗震效果要求高的场合，则可以采用邮票孔162b来进行安装。

经测试，本实施例中，物联网通信节点收发的射频信号的性噪比低于0.5％，误码率在0.1％以内，接受灵敏度小于-110dBm，任意的两个物联网通信节点10之间的通信距离可达3KM，穿透性强，抗干扰能力强。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的物联网通信节点，因为在通信单元中阻抗匹配电路包含π型滤波电路，能够对从第二通信端口和输入的数据信息进行非常有效地滤波处理，同时，在电源管理单元中的电源稳压滤波电路也能够对电源电压进行有效的稳压的滤波，并且这些电路中所含有的元器件的参数是经过精确计算和仪器仿真进行确定的，正是由于具有这些电路使得物联网通信节点收发的射频信号的性噪比能低于0.5％，误码率在0.1％以内，接受灵敏度小于-110dBm，任意两个物联网通信节点之间的通信距离高达3Km以上，极大地提高了物联网通信节点的传输通信性能。

另外，由于在物联网通信节点中，采用的是外部晶振电路，并且该外部晶振电路不仅包含一个高频振荡电路还包含一个低频振荡电路，这样高频振荡电路能够为控制处理芯片提供一定时序的振荡电路，方便控制芯片有一个稳定的时钟源；低频振荡电路给控制处理芯片提供高精度的时钟信息，不仅使得时钟的稳定性和精确性都得到提高，而且还能够使得物联网通信节点能够实现休眠和唤醒功能。

另外，由于在物联网通信节点中，通信器包含有一个连接用电阻，该连接用电阻的一端与π型滤波电路相连接，另一端与第一天线构件或者功率放大电路相连接，这样当用户需要使用功率放大电路来对信号进行放大处理时，就可以将连接用电阻的选择端连接到功率放大电路的信息传输端口上；当不需要使用功率放大电路，就可以将连接用电阻的选择端连接到第一天线连接器上。方便用户根据自己实际需要选择带功放模块或不带功放模式。

另外，由于天线接口设计兼容SMA和I-pex两种方式，所以用户能够根据实际情况需要，选择合适的天线接口来连接天线，从而进行信号传输。

另外，由于物联网通信节点中，承载安装板同时支持插针或邮票孔两种兼容模式，所以用户可以根据实际情况需要选择合适的安装方式。

上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。

在上述实施例中，通信单元与网关设备之间为无线通信连接，而在本实用新型提供的物联网通信节点中，通信单元与网关设备之间还可以为有线连接。

在上述实施例中，外部供电装置为220V直流电源，而在本实用新型的物联网通信节点中，外部供电装置还可以为现场设备。

在上述实施例中，客户端为PC机，而在本实用新型的物联网通信节点中，客户端还可以为移动通信装置，例如智能手机或平板电脑等。

在上述实施例中，钽电容的一端与电源电压转换电路的正极输入端相连接，另一端接地。本实用新型的物联网通信节点中，钽电容的另一端可以接地也可以连接电源电压转换电路的的负极。

此外，在上述实施例中，承载安装板只承载了通信器中的两个天线连接器。本实用新型的物联网通信节点中，根据实际情况的需要，承载安装板可以承载整个通信器。

另外，在上述实施例中，控制处理芯片的编号为“23”的引脚是被作为电压输入第一端口。本实用新型所涉及的控制处理芯片中，该引脚不仅可以作为电压输入第一端口，也可以作为第一通信端口，具体可以根据实际情况需要进行选择。

Claims (8)

1.一种物联网通信节点，与现场设备相连接，用于实现所述现场设备与网关设备之间进行通信，其特征在于，包括：

控制处理芯片，具有：第一通信端口以及第二通信端口；

数据接口单元，一端与所述现场设备相连接，另一端与所述第一通信端口相连；以及

通信单元，与所述第二通信端口相连接，并且基于预定通信规则与所述网关设备相通信连接，

其中，所述控制处理芯片用于对从所述数据接口单元和所述通信单元输入的数据信息至少进行解析封装处理和调制或解调处理，

所述通信单元具有：阻抗匹配电路和与该阻抗匹配电路相连的通信器；

所述通信器包含：第一天线构件和第二天线构件，

所述阻抗匹配电路包含：用于对从所述第二通信端口输入的数据信息进行滤波处理的π型滤波电路；与该π型滤波电路相连、对所述数据信息进行放大处理的功率放大电路；以及一端与所述π型滤波电路相连接，另一端与所述第一天线构件或者所述功率放大电路相连接的连接用电阻，

所述π型滤波电路包含：第一滤波用电容、第二滤波用电容以及第一滤波用电感，

所述第一滤波用电容的一端与所述第二通信接口相连接，另一端接地，

所述第二滤波用电容的一端与所述功率放大电路相连接，另一端 接地，

所述第一滤波用电感的一端与所述第一滤波用电容的一端相连接，另一端与所述第二滤波用电容的一端相连接，

所述第一滤波用电容和所述第二滤波用电容的电容量均为0.7pF，所述第一滤波用电感为5.1nH，

所述功率放大电路含有：RXF2401C型号的功放芯片、第四负载电容、第五负载电容以及第六负载电容，

所述功放芯片具有：用于与所述连接用电阻的所述另一端相连的一个信息传输端口、与输入电压相连接的两个电压输入第二端口、和与所述第二天线构件相连接的一个天线连接端口，

所述第四负载电容的一端与一个所述电压输入第二端口相连，另一端接地，

所述第五负电容和所述第六负载电容的一端都与另一个所述电压输入第二端口相连，另一端都接地，

所述连接用电阻的阻值为10pF，

所述第四负载电容和所述第五负载电容的电容量为0.1μF，所述第六负载电容的电容量为4.7μF。

2.根据权利要求1所述的物联网通信节点，其特征在于，还包括：

外部晶振电路，与所述控制处理芯片相连接，包含：一个高频振荡电路和一个低频振荡电路，

其中，所述控制处理芯片还具有与所述外部晶振电路相连接的晶 振电路连接端口。

3.根据权利要求2所述的物联网通信节点，其特征在于：

其中，所述高频振荡电路具有：频率为32Mhz的高频晶体振荡器和电容量为1pF的第一负载电容，

所述高频晶体振荡器具有四个引脚，第1引脚和第3引脚与所述晶振电路连接端口相连接，第2引脚和第4引脚接地，

所述第一负载电容与所述第3引脚相连接；

所述低频振荡电路具有频率为32Mhz的低频晶体振荡器、电容量均为9pF的第二负载电容和第三负载电容，

所述低频晶体振荡器具有两个引脚，第1引脚和第2引脚均与所述晶振电路连接端口相连接，

所述第二负载电容的一端与所述低频晶体振荡器的第1引脚相连，另一端接地，

所述第三负载电容的一端与所述低频晶体振荡器的第2引脚相连，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的物联网通信节点，其特征在于：

其中，所述第一天线构件包含：第一天线连接器和第一天线，所述第一天线连接器具有I-PEX接口，所述第一天线为I-PEX天线；

所述第二天线构件包含：第二天线连接器、第二天线和第三天线，所述第二天线连接器具有I-PEX接口和SMA接口，所述第二天线为 I-PEX天线，所述第三天线为SMA天线。

5.根据权利要求1所述的物联网通信节点，其特征在于，还包括：

电源管理单元；

其中，所述控制处理芯片还具有电压输入第一端口，

所述电源管理单元与所述电压输入第一端口相连接，用于向所述控制处理芯片输入额定工作电压，

所述电源管理单元还与所述功放芯片的两个电压输入第二端口相连接，用于向所述功放芯片输入额定工作电压。

6.根据权利要求5所述的物联网通信节点，其特征在于：

其中，所述电源管理单元包含电源电压转换电路和电源稳压滤波电路，

该电源稳压滤波电路含有：钽电容，一级滤波电容一，电源π型滤波电路，一级滤波电容二，和二级滤波电容，

所述电源π型滤波回路包含：第三滤波用电容，第四滤波用电容，和第二滤波用电感，

所述钽电容的一端连接电源电压转换电路的正极输入端，另一端接地，

所述一级滤波电容一的一端与所述钽电容的正极相连接，另一端接地，

所述第三滤波用电容的一端与所述一级滤波电容的所述一端相 连接，另一端接地，

所述第二滤波用电感的一端与所述第三滤波用电容的一端相连接，另一端与所述第四滤波用电容的一端相连接，

所述第四滤波用电容的另一端接地，

所述一级滤波电容二的一端与所述第四滤波用电容的所述一端相连接，另一端接地，

所述二级滤波电容的一端与所述一级滤波电容二的所述一端相连接，另一端接地。

7.根据权利要求6所述的物联网通信节点，其特征在于：

其中，所述钽电容、所述一级滤波电容一、所述第三滤波用电容、所述第四滤波用电容、所述一级滤波电容二和所述二级滤波电容的电容量分别为：220μF、0.01μF、4.7μF、220μF、0.01μF、150pF，

所述第二滤波用电感为100nH。

8.根据权利要求1所述的物联网通信节点，其特征在于，还具有：

承载安装板，承载有所述控制处理芯片、所述数据接口单元和至少一部分的所述通信器，并且具有安装用接口，能够通过嵌入或焊接的方式安装在所述现场设备中，

所述安装用接口包括：插针和邮票孔。