CN220383050U - 一种双频WiFi模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为了解决现有WiFi模组技术使用两组天线成本较高且结构复杂的问题，提供了一种双频WiFi模组，包括WiFi芯片、连接在WiFi芯片上的外部电源和射频天线，还包括双工器，WiFi芯片上设有嵌入式处理器、电源域、系统功能模块、网络处理单元和外围设备，网络处理单元包括WiFi协议处理器、MAC层控制器、基带处理器和射频收发器，射频收发器通过双工器连接射频天线。本实用新型通过双工器将2.4G和5G信号合成一路输出，对模组设计提出了更高的要求，但是降低了用户的使用难度，且只需外接一路天线即可实现双频信号的发送和接收，有效降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及通讯模组技术领域，尤其是涉及一种双频WiFi模组。
背景技术
随着物联网的出现，物联网已经进入了快车道，WiFi技术成为万物智联的核心驱动力之一。但是面向物联网的WiFi技术面临着巨大的挑战。虽然2.4GHz单频WiFi具有穿透力强，传输距离远，波段频率短的优点，以至于很远的地方都能接收得到，但是缺点就是不稳定，抗衰减能力低，容易受到干扰，很多空调，微波炉，电脑等设备同属同一频段，极易干扰到传输，即使是满格，也会出现网络慢的情况。5GHz这个频段要干净很多，可以很容易避免互相干扰，抗干扰能力强，带宽宽，吞吐量高，扩展性强，缺点是只适合小范围覆盖和室外网桥，各种障碍物对其产生的衰减作用比2.4G大得多。而2.4G&5G双频WiFi模组同时支持两个频段具有传输速度更快，信号更稳定，并且可以让无线设备更加省电等优点。
现有WiFi模组为了能够接收2.4G和5G的无线信号，都会设置两个射频端口，虽然能够接收两个频段的天线，但是需要用户放置两路天线，增加额外的成本。
为了解决以上问题，专利号为CN217116073U的中国实用新型专利提出一种双频WiFi模组和WiFi设备，涉及无线通信领域。本申请的双频WiFi模组设置有802.11ah芯片和802.11b/g/n芯片，可以基于实际需求选择802.11协议或802.11b/g/n协议与WiFi设备进行通信，实现支持双频段通信的目的，802.11ah频段的WIFI信号具有衰减小和传输距离远的特点，从而具有更大的接入范围。
该双频WiFi模组和WiFi设备存在以下缺点：
仅将射频端口优化为一个，但使用了两组芯片和射频天线，依然会增加额外的成本。
实用新型内容
本实用新型主要是解决现有技术使用两组射频天线成本较高的问题，提供了一种双频WiFi模组。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种双频WiFi模组，包括WiFi模组、连接在WiFi模组上的外部电源和射频天线，其特征在于，还包括双工器，WiFi模组包括嵌入式处理器、存储芯片、系统功能模块、网络处理单元和外围设备，存储芯片、系统功能模块、网络处理单元和外围设备直接连接在嵌入式处理器上，网络处理单元包括WiFi协议处理器、连接在WiFi协议处理器上的MAC层控制器、连接在WiFi协议处理器上的基带处理器和连接在基带处理器上的射频收发器，射频收发器通过双工器连接射频天线，本实用新型通过双工器将2.4G和5G合成一路输出，对模组设计提出了更高的要求，但是降低了用户的使用难度，且只需外接一路天线即可实现双频信号的发送和接收，有效降低成本。
作为一种优选方案，所述双工器和网络处理单元之间连接有两条LC电路，可作为滤波器或电路阻抗匹配电路用，用于保障模块的无线性能达到最优。
作为一种优选方案，所述两条LC电路的其中一条电路为2.4G链路，所述2.4G链路上装有2.4G频段带通滤波器，所述两条LC电路的另一条电路为5G链路，所述5G链路上装有5G频段带通滤波器，LC电路上的滤波器用于选择性地通过或者抑制特定频率的信号,从而实现信号的处理和调节。
作为一种优选方案，所述5G频段带通滤波器和射频收发器之间还装有5G信号开关，通过控制开关方向实现信号的发送和接收。
作为一种优选方案，所述外围设备上还接有存储芯片、异步收发传输器、复位接口和若干功能接口，所述功能接口可进行功能映射，用于丰富本实用新型的功能。
作为一种优选方案，所述外部电源输入电压范围是2.2-3.6V，这个范围可以提供高性能电源。
作为一种优选方案，所述电源域包括第一模拟DCDC电源转换电路、第二模拟DCDC电源转换电路、PADCDC电源转换电路、数字DCDC电源转换电路，多电源域综合在一起能够使其共同协作。
作为一种优选方案，所述电源域都外接电感，用于给电源域提供稳定电源。
因此，本发明的优点是：
1.双频WiFi模组同时支持两个频段具有传输速度更快，信号更稳定，并且可以让无线设备更加省电。
2.用户使用只需外接一路天线即可实现功能，而不用提供两路天线，对空间的要求降低，天线成本降低一半。
附图说明
图1是本实用新型的WiFi芯片系统架构图；
图2是图1中网络处理单元的系统架构图；
图3是图1中外围设备的系统架构图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本实用新型采用一款2.4GHz和5GHz双频单芯片，支持802.11a/b/g/n协议，多核心架构和片上系统(SOC)，设计通过内部优化匹配将2.4G和5G链路通过双工器合成一路引出，该设计可以有效降低功耗和成本。
参见图1，为本申请实施例提供的WiFi芯片系统架构图，包括WiFi芯片和连接在WiFi芯片上的外部电源，外部电源的输入电压范围是2.2-3.6V，提供高性能电源保护电路，WiFi芯片上设有嵌入式处理器、电源域、系统功能模块、网络处理单元和外围设备，电源域、系统功能模块、网络处理单元和外围设备直接连接嵌入式处理器，处理器需求的外设电路少，功能齐全，开发难度小，网络处理单元包括WiFi协议处理器、MAC层控制器、基带处理器和射频收发器，电源域包括第一模拟DCDC电源转换电路、第二模拟DCDC电源转换电路、PADCDC电源转换电路、数字DCDC电源转换电路，每个电源域都外接电感，给处理器电源域提供稳定电源。
参见图2，为本申请中网络处理单元的系统架构图，网络处理单元包括WiFi协议处理器、连接在WiFi协议处理器上的MAC层控制器、连接在WiFi协议处理器上的基带处理器和连接在基带处理器上的射频收发器，射频收发器通过双工器连接射频天线，双工器可以实现两个频段信号的发送与接收，2.4G&5G信号通过双工器连接到射频收发器，射频收发器将无线信号转换成数字信号由基带处理器进行解码处理，再将处理完的数据传输到内核处理单元,双工器和射频收发器之间还连接有两条LC电路，可作为滤波器或电路阻抗匹配电路用，作用就是为了保障模块的无线性能达到最优，其中一条LC电路为2.4G链路，2.4G链路上装有2.4G频段带通滤波器,另一条LC电路为5G链路，5G链路上装有5G频段带通滤波器，2.4G频段带通滤波器和5G频段带通滤波器都通过匹配使其驻波比最佳，5G频段带通滤波器和射频收发器之间还装有5G信号开关，通过控制开关方向实现信号的发送和接收，本申请通过双工器将2.4G和5G合成一路输出，对模组设计提出了更高的要求，但是降低了用户的使用难度，且只需外接一路天线即可实现双频信号的发送和接收，有效降低成本。
参见图3，为本申请中外围设备的系统架构图，外围设备上接有存储芯片和若干外设接口，GPIO、SPI、UART、RESET和ADC都为本申请可提供的外设接口，不限于此中的描述，各外设的功能可根据实际需要对其外设的功能进行功能映射，可作为不同功能使用。
工作原理：
外部电源给模块供电，输入电压范围是2.2-3.6V。处理器有4个电源域，分别给数字信号、模拟信号和PA提供电源。处理器外接2个时钟源，无线通信信号分别通过5G信号模块和2.4G信号模块对应不同的电连接方式实现信号的发送和接收，再通过双工器合成一路输出，用户只需外接一个双频天线即可。WiFi通信模块提供了丰富的外设，包含必须的串口和复位接口，还有丰富的功能接口。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种双频WiFi模组，包括WiFi芯片、连接在WiFi芯片上的外部电源和射频天线，其特征在于，还包括双工器，WiFi芯片上设有嵌入式处理器、电源域、系统功能模块、网络处理单元和外围设备，存储芯片、系统功能模块、网络处理单元和外围设备直接连接嵌入式处理器，网络处理单元包括WiFi协议处理器、连接在WiFi协议处理器上的MAC层控制器、连接在WiFi协议处理器上的基带处理器和连接在基带处理器上的射频收发器，射频收发器通过双工器连接射频天线。
2.根据权利要求1所述的一种双频WiFi模组，其特征在于，所述双工器和射频收发器之间连接有两条LC电路。
3.根据权利要求2所述的一种双频WiFi模组，其特征在于，所述两条LC电路的其中一条LC电路为2.4G链路，所述2.4G链路上装有2.4G频段带通滤波器。
4.根据权利要求2所述的一种双频WiFi模组，其特征在于，所述两条LC电路的另一条LC电路为5G链路，所述5G链路上装有5G频段带通滤波器。
5.根据权利要求4所述的一种双频WiFi模组，其特征在于，所述5G频段带通滤波器和射频收发器之间还装有5G信号开关。
6.根据权利要求1所述的一种双频WiFi模组，其特征在于，所述外围设备上还接有存储芯片、异步收发传输器、复位接口和若干功能接口，所述功能接口可进行功能映射。
7.根据权利要求1所述的一种双频WiFi模组，其特征在于，所述外部电源输入电压范围是2.2-3.6V。
8.根据权利要求1所述的一种双频WiFi模组，其特征在于，所述电源域包括第一模拟DCDC电源转换电路、第二模拟DCDC电源转换电路、PADCDC电源转换电路、数字DCDC电源转换电路。
9.根据权利要求1或8所述的一种双频WiFi模组，其特征在于，所述电源域都外接电感。
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