低功耗扩频无线通信模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种低功耗扩频无线通信模块，包括射频芯片、单片机、电源电路、晶振电路、射频电路和天线，射频芯片与单片机间SPI通信，电源电路输入电压至单片机和射频芯片，射频芯片与天线通过射频电路连接，晶振电路输出至单片机，射频电路包括射频信号接收电路和射频信号发射电路，所述单片机为STM8单片机。本实用新型专利技术的优点体现在：低功耗低成本，同时提高网络传输效率并降低干扰。可获得更广的传输范围和距离，零资费数据传输，只需电池供电。对于一些需要特定的物联网企业通过该低功耗无线通信模块可以建立自己的低功耗广域网络，实现远距离接收传感器采集的数据。

【技术实现步骤摘要】
低功耗扩频无线通信模块
本技术涉及通讯
，具体涉及一种低功耗扩频无线通信模块。
技术介绍
低功耗无线通信技术是在近些年从无线通信技术发展而来的适用于物联网行业发展的通信技术，其中Zigbee技术是一种发展较为成熟的低功耗通信技术，而且这种技术应用场景和实际开发项目使用较多，尤其是在智能家居应用上较为广泛。Zigbee技术具有统一技术标准的短距离无线通信技术，其物理层和数据链路层协议为IEEE802.15.4协议标准，网络层和安全层由ZigBee联盟制定，应用层的开发应用根据用户的应用需要，对其进行开发利用。Zigbee技术原理、网络体系及拓扑结构：(1)Zigbee技术原理Zigbee技术是一种低数据传输速率的无线个域网，网络的基本成员称为设备。网络中的设备按照各自作用的不同可以分为协调器节点、路由器节点和终端节点。Zigbee网络协调器是整个网络的中心，它的功能包括建立、维持和管理网络，分配网络地址等。所以将ZIgbe网络协调器认为是整个ZIgbee网络的“大脑”。(2)Zigbee技术网络体系按照OSI模型，Zigbee网络分为4层，从下向上分为物理层、媒体访问控制层、网络层和应用层。其中物理层和媒体访问控制层由IEEE802.15.4标准定义，合称IEEE802.15.4通信层；网络层和应用层由ZIgbee联盟定义。Zigbee网络协议架构分层，每一层向它的上层提供数据和管理服务。(3)ZIgbee拓扑结构支持三种拓扑结构：星型、树型和网状型结构，其中：在星型拓扑结构中，所有终端的设备只和协调器之间进行通信。树型网络由一个协调器和多个星型结构连接而成，设备处理能与自己的父节点或子节点互相通信外，其他只能通过网络中的树型路由完成通信。Zigbee网络节点间组网和其工作频段：(1)Zigbee技术的网络节点间组网Zigbee网络组网需要其他节点的参与，一般需要Zigbee网络路由器或者Zigbee协调器。Zigbee网络路由器主要负责路由发现、消息传输、允许其他节点通过它接入到网络。ZIgbee终端节点通过Zigbee协调器或者ZIgbee路由器接入到网络中，Zigbee终端节点主要负责采集或控制功能，但不允许其他节点通过它加入到网络中。(2)Zigbee网络工作频段根据IEEE802.15.4协议标准，ZigBee的工作频段分为3个频段，它们分别为868MHz，915MHz和2.4GHz，这3个工作频段分布相距较大，而且在各频段上的信道不同，因而，在该项技术标准中，在三个频段上的调制方式和传输速率不相同。2.4GHz频段上分为16个信道，在该频段上，数据传输速率为250Kb/s；另外两个频段为915/868MHz，其相应的信道个数分别为10个和1个，传输速率分别为40Kb/s和2OKb/s，868MHz和915MHz无线电使用直接序列扩频技术和二进制相移键控调制技术。Zigbee网络的组网步骤及性能和其设备特点：(1)Zigbee网络组网的两个步骤需要网络初始化和节点加入网络这两步，其中节点加入网络又包括两个步骤：通过与协调器连接入网和通过已有父节点入网。因此网络间的数据传输要经过节点才能够完成。(2)Zigbee网络的组网性能ZigBee可以构造为星形网络或者点对点对等网络，在每一个ZigBee组成的无线网络中，连接地址码分为16b短地址或者64b长地址，可容纳的最大设各个数分别为216和264个，具有较大的网络容量。(3)ZigBee设备特点ZigBee设备为低功耗设备，其发射输出为0～3.6dBm，通信距离为30～70m，具有能量检测和链路质量指示能力，根据这些检测结果，可以自动调整设备发射功率，在保证通信链路质量的条件下，最小地消耗设各能量。(设备可泛指使用Zigbee技术的无线通信模块)从上所述的Zigbee的技术标准所适用的无线通信特点，即决定了Zigbee技术的应用范围和应用条件，其主要的影响因素是短距离通信以及Zigbee节点间组网这两点。(1)技术缺点一Zigbee技术的短距离通信对于在广袤地域的数据通信传输将会受到很大的技术限制，首先短距离通信限制将会增加设备的使用数量，其次还需要增加Zigbee网络的路由器或者协调器这些节点设备，设备上的较多投入，使得设备的维护成本大为增加。并且设备数量的增加在数据上的传输将会存在较长时间的延迟，导致传输的数据在实时性上的参考价值大打折扣。由此显现的技术短板显而易见。(2)技术缺点二Zigbee节点间组网使得采集到的数据必须通过节点的传输才能进行更远距离的数据传输。降低无线通信传输效率，也会因此增加传输时间造成数据传输延迟，Zigbee节点间组网也使得成本会相应的增加。较多的组网步骤又增加了Zigbee网络的实施和维护难度。Zigbee技术在应用场合的适应性因其组网方式而受到限制。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术中的不足，即Zigbee技术存在短距离通信和节点间组网特点，在应用区域超过几百平方公里的实际场合下，将会显现较大的技术短板，简单来说，若按100平方公里区域传感器数据采集计算，Zigbee设备通信距离为50-60m，使用915Mhz频段，要覆盖整个区域，至少需要1百万个Zigbee设备终端，将会导致设备成本剧增和效率与之剧减，另外节点组网所需要的路由器和协调器也会需要更大的投入，从组网设计上也会更加复杂，整个应用较难实现，提供一种新型的低功耗无线通信模块，可以进行长距离低功耗数据传输，实现自组网的功能。本技术的再一目的是公开一种低功耗扩频无线通信方法。为实现上述目的，本技术公开了如下技术方案：一种低功耗扩频无线通信模块，包括射频芯片、单片机、电源电路、晶振电路、射频电路和天线，射频芯片与单片机间SPI通信，电源电路输入电压至单片机和射频芯片，射频芯片与天线通过射频电路连接，晶振电路输出至单片机，射频电路包括射频信号接收电路和射频信号发射电路，所述单片机为STM8单片机。进一步的，天线电路包括天线开关，天线开关RFC端口串联一个电容C22，C22再与一个π型滤波电路相连，该π型滤波电路包括两个电容和一个电感，π型滤波电路与天线相连，组成一个一般性天线网络电路。进一步的，天线电路焊接时，天线开关端口电容C22、电容C23、电容C23、电感L7、电容C24、GND网络和NetANT_1网络焊接构成天线电路。进一步的，所述射频信号发射电路包括SX1278芯片，通过PA_BOOST端口连接电感L1、电容C12、电容C13、电感L3串联、电感L4、电容C15、电容C16、电感L5、电容C17、天线开关端口RF2、电容C18和GND构成信号发射电路。进一步的，所述射频信号发射电路焊接时，从SX1278芯片PA_BOOST端口起焊接电感L1、电感L2、电容C12、电容C12、电容C13、电感L4、电容C15、电容C16、电感L5、电容C17、电容C17、电容C18、GND网络和天线开关RF2端口网络。进一步的，所述射频信号接收电路包括SX1278芯片，SX1278芯片RFI_LF端口连接电容C19、电感L6，电容C19另一端接地，电感L6与电容C20、电容C21连接，电容C20另一端接地，电容C21另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
低功耗扩频无线通信模块，其特征在于，包括射频芯片、单片机、电源电路、晶振电路、射频电路和天线，射频芯片与单片机间SPI通信，电源电路输入电压至单片机和射频芯片，射频芯片与天线通过射频电路连接，晶振电路输出至单片机，射频电路包括射频信号接收电路和射频信号发射电路，所述单片机为STM8单片机。

【技术特征摘要】
1.低功耗扩频无线通信模块，其特征在于，包括射频芯片、单片机、电源电路、晶振电路、射频电路和天线，射频芯片与单片机间SPI通信，电源电路输入电压至单片机和射频芯片，射频芯片与天线通过射频电路连接，晶振电路输出至单片机，射频电路包括射频信号接收电路和射频信号发射电路，所述单片机为STM8单片机。2.根据权利要求1所述的低功耗扩频无线通信模块，其特征在于，天线电路包括天线开关，天线开关RFC端口串联一个电容C22，C22再与一个π型滤波电路相连，该π型滤波电路包括两个电容和一个电感，π型滤波电路与天线相连，组成一个一般性天线网络电路。3.根据权利要求2所述的低功耗扩频无线通信模块，其特征在于，天线电路焊接时，天线开关端口电容C22、电容C23、电容C23、电感L7、电容C24、GND网络和NetANT_1网络焊接构成天线电路。4.根据权利要求1所述的低功耗扩频无线通信模块，其特征在于，所述射频信号发射电路包括SX1278芯片，通过PA_BOOST端口连接电感L1、电容C12、电容C13、电感L3串联、电感L4、电容C15、电容C16、电感L5、电容C17、天线开关端口RF2、电容C18和GND构成信号发射电路。5.根据权利要求4所述的低功耗扩频无线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颢，
申请(专利权)人：宁夏计算机软件与技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：宁夏,64