CN217240946U - 一种通信基站模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通信基站模块，包括用于产生基带信号并与外部进行通信的LoRa射频管理模块、用于与外部设备进行连接的通讯接口、用于将通讯接口的USB数据转换为所述LoRa射频管理模块的SPI数据的USB管理模块、用于接收和发送无线信号的RF管理模块，所述RF管理模块连接一ANT天线模块、还包括将所述通讯接口的输入电压进行转换的电源管理模块。本实用新型技术方案实现数据的半双工手法，设置八个接收通道和一个发送通道，提升节点接入数量和数据实时性。

Description

一种通信基站模块

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种通信基站模块

背景技术

随着物联网技术的发展，涌现出多种无线技术，在这些技术中，LPWAN通信技术中的其中一种形式---LoRa技术出现，它的远距离、低功耗、多节点、低成本的特性，得到了物联网界的认可。LoRa网关位处LoRa星形网络的核心位置，是终端和服务器(Server)间的信息桥梁，是多信道的收发机。而通信基站模块则是专为LoRaWAN网关配套的射频组件，它是一个多通道、高性能、接收与发射于一体的模块设计。

目前市场上有SX1278方案的网关，成本低廉，这对于部分终端数量较少、上传频率较低的场景或者对于一些盲点的信号补充是一个特别优异的解决方案，但是，SX1278方案的网关在接入时需要比较苛刻的匹配性要求，在扩频因子、码率、带宽、频率均一致的情况下才可实现数据的上传下达。采用SX1278方案的网关，即使是多通道，也仅仅是频率或者是其中一个参数不同。这就要求在节点方面，做调频也仅仅能按着网关的可接入能力来设计。并且SX1278芯片方案收发均采用同一模块，收发只能单频点通讯工作。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种通信基站模块，旨在实现数据的全双工手法，提升节点接入数量和数据实时性。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种通信基站模块，包括用于产生基带信号并与外部进行通信的LoRa射频管理模块、用于与外部设备进行连接的通讯接口、用于将通讯接口的USB数据转换为所述LoRa射频管理模块的SPI数据的USB管理模块、用于接收和发送无线信号的RF管理模块，所述RF管理模块连接一ANT天线模块、还包括将所述通讯接口的输入电压进行转换的电源管理模块。

优选地，所述通讯接口设置为一MiNi PCIE接口，包括RESET控制接口、USB通讯接口、SPI通讯接口、GPS IN输入接口、电源接口。

优选地，所述电源管理模块包括一用于将外部3.3V电压转换为1.8V电压的降压芯片，用于将外部3.3V电压转换为3.6V电压的升压芯片，所述降压芯片设置为型号RT8059的芯片，所述升压芯片设置为型号SGM66051的芯片。

优选地，所述USB管理模块包括一用于将USB数据转换为SPI数据的接口转换芯片，所述接口转换芯片还外接有用于写入程序进行参数设定的存储芯片、用于对数据进行加密的加密芯片，所述接口转换芯片设置为型号FT232HL的芯片，所述存储芯片设置为型号AT24C08C的EEROM芯片，所述加密芯片设置为型号XS508的芯片。

优选地，所述LoRA射频模块包括一型号SX1301IML TRC的射频芯片。

优选地，所述RF管理模块包括信号发送支路和信号接收支路，还包括用于切换信号发送和接收的RF射频开关控制芯片，所述RF射频开关控制芯片的型号设置为RFSW1012。

优选地，所述信号发送支路包括一型号为SX1257IWLTRT的收发器管理芯片、型号为0900BL18B100的Blun的变换芯片、带通滤波器、低通滤波器及型号RFPA0133的RF放大器。

优选地，所述信号接收支路包括一型号为SX1257IWLTRT的收发器管理芯片、带通滤波器、型号SPF5043Z的低噪放大器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通信基站模块采用SX1301芯片方案，SX1301芯片可提供8路不同频段(200K频宽的频分)同时接入、16组缓存以及1路发送、1路FSK发送，同时SX1301芯片对扩频因子没有特殊要求，节点模块7-12的扩频因子均可实现数据接收，同时SX1301收发分离基本可以实现数据的全双工收发。故SX1301方案对节点接入数量、数据实时性等方面相对于SX1278方案是指数级的提升。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型通信基站模块原理模块图；

图2为本实用新型通讯接口蒂娜路原理图；

图3为本实用新型电源管理模块电路原理图；

图4为本实用新型USB管理模块电路原理图；

图5为本实用新型LoRA射频模块电路原理图；

图6为本实用新型RF管理模块电路原理图；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本实施例提出的一种通信基站模块，参考图1，包括用于产生基带信号并与外部进行通信的LoRa射频管理模块、用于与外部设备进行连接的通讯接口、用于将通讯接口的USB数据转换为所述LoRa射频管理模块的SPI数据的USB管理模块、用于接收和发送无线信号的RF管理模块，所述RF管理模块连接一ANT天线模块、还包括将所述通讯接口的输入电压进行转换的电源管理模块。

进一步地，参考图2，所述通讯接口设置为一MiNi PCIE接口，包括RESET控制接口、USB通讯接口、SPI通讯接口、GPS IN输入接口、电源接口。

进一步地，参考图3，所述电源管理模块包括一用于将外部3.3V电压转换为1.8V电压的降压芯片，用于将外部3.3V电压转换为3.6V电压的升压芯片，所述降压芯片设置为型号RT8059的芯片，所述升压芯片设置为型号SGM66051的芯片。

进一步地，参考图4，所述USB管理模块包括一用于将USB数据转换为SPI数据的接口转换芯片，所述接口转换芯片还外接有用于写入程序进行参数设定的存储芯片、用于对数据进行加密的加密芯片，所述接口转换芯片设置为型号FT232HL的芯片，所述存储芯片设置为型号AT24C08C的EEROM芯片，所述加密芯片设置为型号XS508的芯片。

进一步地，参考图5，所述LoRA射频模块包括一型号SX1301IML TRC的射频芯片。

进一步地，参考图6，所述RF管理模块包括信号发送支路和信号接收支路，还包括用于切换信号发送和接收的RF射频开关控制芯片，所述RF射频开关控制芯片的型号设置为RFSW1012。

进一步地，所述信号发送支路包括一型号为SX1257IWLTRT的收发器管理芯片、型号为0900BL18B100的Blun的变换芯片、带通滤波器、低通滤波器及型号RFPA0133的RF放大器。

进一步地，所述信号发送支路包括一型号为SX1257IWLTRT的收发器管理芯片、型号为0900BL18B100的Blun的变换芯片、带通滤波器、低通滤波器及型号RFPA0133的RF放大器。

具体地，本实施例中，本实施例中电源管理模块通过降压芯片，将3.3V输入电压降压为1.8V，然后将电压输入给到LoRa射频管理模块的射频芯片；通过电源分流后，输出一组3.3V电源给到LoRa射频管理模块的射频芯片及它的133MHz晶振，让芯片可以开始满足工作条件而进行工作；

通过电源分流后，分别输出3.3V电源给到USB管理模块的接口转换芯片、存储芯片、加密芯片及RF管理模块的收发器管理芯片的32M晶振进行供电，让部件满足工作条件进而进行工作；

透过射频芯片的控制IO接口，分别透过MMBT3904T NPN三极管来控制FETF场效应管SI2301MOS管的开启与关断，来达到电源供电的开启或者断开，来满足到对应RF管理模块的收发器管理芯片、LNA低噪放大器SPF5043Z、RF射频开关控制芯片RFSW1012的电源供电，让部件满足工作条件而进行工作；

透过SGM66051升压芯片，将输入的3.3V升压到3.6V，并透过射频芯片SX1301IMLTRC的控制IO接口来实现电源的开启和关闭，来满足对功能RF放大器RFPA0133的电源供电，让部件满足工作条件而进行对应工作。

进一步地，LoRa射频模块，采用SX1301IMLTRC射频芯片，SX1301数字基带芯片是一个巨大的数字信号处理引擎，专门为ISM波段设计，提供突破性的网关能力。它集成了LoRa集中器的IP。LoRa集中器是一种多信道高性能的发射机/接收机，设计用于利用随机信道上的随机传播因子同时接收多个LoRa数据包。它的目标是在一个中央无线数据集中器和分布在非常大的距离范围内的大量无线终点之间实现健壮的连接。SX1301的目标目标是智能计量固定网络和物联网应用程序，在中等干扰的环境中，每平方公里有多达5000个节点。它与USB管理模块连接、或者直接与Mini＿PCIE接口的外设CPU SPI接口进行数据控制及芯片计存器参数配置等，完成数据参数配置与控制；它与RF管理模块连接，收发并处理LoRa数据信息，完成网关数据的控制与处理。

进一步地，RF管理模块，它分别采用2颗收发器管理芯片SX1257IWLTRT进行LoRa信息的收发管理，这样可以满足到同时可以使用8个接收信道和1个发送信道的信号通道监控管理；信号发送时，采用Blun变换芯片0900BL18B100来进行频率范围800－1000MHZ下的信号完成相位、振幅平衡，共模抑制，阻抗、匝数比，插入回波损耗，平衡端口、直流、接地隔离，群延迟平坦度的参数调整；采用带通滤波器HDF6943\SF8301，低通滤波器0915LP15B026，RF放大器RFPA0133电路及π型匹配电路完成LoRa数据发送功能，同时完成射频信息发送性能；信号接收时，采用带通滤波器HDF6943\SF8301，低噪放大电路SPF5043Z组成，完成LoRa数据的接收及信号滤波及信号放大，完成数据的接收性能；数据接收与发送时，采用RF射频开关控制芯片RFSW1012与π型匹配电路进行并完成数据接收与发送时的开关切换，被射频芯片SX1301IMLTRC进行控制，完成数据状的接收与发送功能；

ANT天线模块为射频天线接入端口，完成高增益的信号接入与发出。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种通信基站模块，其特征在于，包括用于产生基带信号并与外部进行通信的LoRa射频管理模块、用于与外部设备进行连接的通讯接口、用于将通讯接口的USB数据转换为所述LoRa射频管理模块的SPI数据的USB管理模块、用于接收和发送无线信号的RF管理模块，所述RF管理模块连接一ANT天线模块、还包括将所述通讯接口的输入电压进行转换的电源管理模块。

2.如权利要求1所述的通信基站模块，其特征在于，所述通讯接口设置为一MiNi PCIE接口，包括RESET控制接口、USB通讯接口、SPI通讯接口、GPS IN输入接口、电源接口。

3.如权利要求1所述的通信基站模块，其特征在于，所述电源管理模块包括一用于将外部3.3V电压转换为1.8V电压的降压芯片，用于将外部3.3V电压转换为3.6V电压的升压芯片，所述降压芯片设置为型号RT8059的芯片，所述升压芯片设置为型号SGM66051的芯片。

4.如权利要求1所述的通信基站模块，其特征在于，所述USB管理模块包括一用于将USB数据转换为SPI数据的接口转换芯片，所述接口转换芯片还外接有用于写入程序进行参数设定的存储芯片、用于对数据进行加密的加密芯片，所述接口转换芯片设置为型号FT232HL的芯片，所述存储芯片设置为型号AT24C08C的EEROM芯片，所述加密芯片设置为型号XS508的芯片。

5.如权利要求1所述的通信基站模块，其特征在于，所述LoRA射频模块包括一型号SX1301IML TRC的射频芯片。

6.如权利要求1所述的通信基站模块，其特征在于，所述RF管理模块包括信号发送支路和信号接收支路，还包括用于切换信号发送和接收的RF射频开关控制芯片，所述RF射频开关控制芯片的型号设置为RFSW1012。

7.如权利要求6所述的通信基站模块，其特征在于，所述信号发送支路包括一型号为SX1257IWLTRT的收发器管理芯片、型号为0900BL18B100的Blun的变换芯片、带通滤波器、低通滤波器及型号RFPA0133的RF放大器。

8.如权利要求6所述的通信基站模块，其特征在于，所述信号接收支路包括一型号为SX1257IWLTRT的收发器管理芯片、带通滤波器、型号SPF5043Z的低噪放大器。

Images