本实用新型专利技术公开了一种基于LBT的LoRaWAN物联网网关，包括机械结构部分和电子电路部分，电子电路部分包括主控系统和供电系统，所述主控系统分别与LoRa射频单元、LBT单元、定位授时单元、声光报警单元、时钟单元、监控单元、传感器单元和以太网单元相连，所述LoRa射频单元和LBT单元分别设有天线，所述以太网单元与服务器相连，所述供电系统与各单元相连。将LBT电路和主要的射频回路独立，分别使用不同的天线，使得两部分电路互不影响，LBT电路不会导致射频信号的分流和额外引入噪声，有效提高了网关的灵敏度和可靠性，并且在射频发送回路加入了高性能的腔体滤波器，既满足KC认证针对射频发送杂散指标的要求，又确保射频发送回路的高性能指标。
Lorawan Internet of things gateway based on LBT
【技术实现步骤摘要】
一种基于LBT的LoRaWAN物联网网关
本技术涉及一种网络通信设备，尤其涉及一种基于LBT的LoRaWAN物联网网关。
技术介绍
在LoRaWAN的KR920-923MHz的频段上，基于安全通信规则，要求通过控制工作周期限制或者LBT(ListenBeforeTalk)方式规范信道访问规则，目前KR920-923MHzISM的LoRaWAN较为通用的一种解决方案是使用FPGA、SX1272或者FPGA、SX1276方案实现LBT功能。并且KC认证中对于射频的辐射杂散要求为大于25mW的射频设备在904-915MHz的频段范围内的杂散指标须小于-76dBm。为实现LBT功能，现有的设计方案是在接收回路中直接并联一个分支，这个并联的分支会造成阻抗的不连续以及射频信号的分流，理论上计算会造成至少3dBm的灵敏度下降，同时并联接入的LBT分支还会引入额外的噪声，造成系统的噪声系数增加，综合以上因素会降低接收回路的灵敏度。KC认证中的对于射频辐射指标要求很高，现有的方案不能满足，部分厂商的方案是在射频发送回路中加入陶瓷滤波器，但是陶瓷滤波器要实现在5MHz的下实现30dBm以上的抑制效果会引入较高的插入损耗，使得射频的发送功率降低。
技术实现思路
本技术主要解决原有的LBT支路引入噪声，降低射频信号灵敏度，并且难以满足射频辐射指标和KC认证中针对发送杂散的要求的技术问题，提供一种基于LBT的LoRaWAN物联网网关，将LBT电路和主要的射频回路独立，分别使用不同的天线，使得两部分电路互不影响，LBT电路不会导致射频信号的分流和额外引入噪声，有效提高了网关的灵敏度和可靠性，并且在射频发送回路加入了高性能的腔体滤波器，既满足KC认证的需求，又不会引入较高的插损，使得射频发送回路有较高的性能指标。本技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本技术包括机械结构部分和电子电路部分，电子电路部分包括主控系统和供电系统，所述主控系统分别与LoRa射频单元、LBT单元、定位授时单元、声光报警单元、时钟单元、监控单元、传感器单元和以太网单元相连，所述LoRa射频单元和LBT单元分别设有天线，所述以太网单元与服务器相连，所述供电系统与各单元相连。主控系统用于控制LoRa射频单元、LBT单元、定位授时单元、声光报警系统、时钟单元、系统监控单元、传感器单元、扩展接口部分和以太网单元并进行信息交互。LoRa射频单元和LBT单元分别与不同天线相连使得两部分电路相互独立，互不影响。供电系统用于将外部的高压直流电转换为内部需要的电压。作为优选，所述的机械结构部分包括铝合金金属外壳，所述铝合金金属外壳上设有电源接口、射频接口、以太网接口和网关固定结构，电源接口与供电系统相连，射频接口与LoRa射频单元相连，以太网接口与以太网单元相连，所述机械结构部分具备IP67的防水等级。铝合金外壳有效屏蔽外部干扰信号同时降低向外辐射射频干扰信号，电源接口、射频接口和以太网接口用于连接各个设备，网关固定结构用于对网关进行固定，IP67的防水等级防止网关受水分侵蚀产生故障。作为优选，所述的LoRa射频单元包括LoRa网关基带芯片U3和两片与之外接的芯片SX1257A和芯片SX1257B，LoRa网关基带芯片U3采用SX1301芯片，LoRa网关基带芯片U3的1脚、6脚、7脚、10脚、11脚均接地，LoRa网关基带芯片U3的2脚、3脚、4脚、5脚与LBT单元相连，LoRa网关基带芯片U3的8脚经并联的电容C16和C17后接地，LoRa网关基带芯片U3的9脚经电阻R16后与GPS相连的同时经电阻R19后接地，LoRa网关基带芯片U3的12脚经电容C18后接地，LoRa网关基带芯片U3的13脚经过电阻R21后在与RADIOENA引脚相连的同时经过电容C23接地，LoRa网关基带芯片U3的14脚经过电阻R24后在与LNAENA引脚相连的同时经过电容C24接地，LoRa网关基带芯片U3的15脚与PAENA引脚相连，LoRa网关基带芯片U3的16脚接地，LoRa网关基带芯片U3的17脚、18脚与供电系统相连，LoRa网关基带芯片U3的19脚、20脚、21脚、22脚与芯片SX1257A相连，LoRa网关基带芯片U3的23脚与电源相连的同时和接地的24脚之间串联电容C27，LoRa网关基带芯片U3的25脚与监控单元相连，LoRa网关基带芯片U3的29脚依次连接电阻R25和电容C26并接地，LoRa网关基带芯片U3的30脚、31脚、32脚、33脚、34脚接地，LoRa网关基带芯片U3的35脚经电阻R17与IRXDB相连，LoRa网关基带芯片U3的36脚经电阻R15与供电系统相连，LoRa网关基带芯片U3的39脚经电阻R14与时钟单元相连，LoRa网关基带芯片U3的40脚、41脚接地，LoRa网关基带芯片U3的42脚经过电容C15接地，LoRa网关基带芯片U3的43脚经过电阻R13与定位授时单元相连，LoRa网关基带芯片U3的44脚、45脚、46脚、47脚分别经过电阻R10、R9、R8、R7与芯片SX1257A相连，LoRa网关基带芯片U3的48脚、49脚、50脚、51脚经过并联的电容C6和C7与直流端相连，LoRa网关基带芯片U3的52脚经过并联的电容C6和C7接地，LoRa网关基带芯片U3的54脚、55脚、56脚、57脚、58脚与LBT单元，LoRa网关基带芯片U3的59脚接地，LoRa网关基带芯片U3的60脚经过电容C4接地，LoRa网关基带芯片U3的61脚、62脚、63脚、64脚与芯片SX1257B相连。作为优选，所述的LBT单元包括通讯芯片M1，通讯芯片M1的1脚、2脚接地，接插件P1的1脚经过电容C5接地的同时与经过电容C4接地的通讯芯片M1的13脚相连，接插件P1的2脚与接插件P3的4脚相连，接插件P1的3脚与接插件P3的3脚相连，接插件P1的4脚与通讯芯片M1的17脚相连的同时接地，接插件P1的5脚经过电阻R2与通讯芯片M1的18脚相连，接插件P1的6脚经过电阻R1与通讯芯片M1的19脚相连，接插件P2的1脚与直流端相连，接插件P2的2脚接地，接插件P2的3脚经过电阻R3与通讯芯片M1的9脚相连，接插件P2的4脚经过电阻R4与通讯芯片M1的10脚相连，接插件P2的5脚经过电阻R5与通讯芯片M1的14脚相连，接插件P3的1脚接地，接插件P3的2脚与直流端相连，通讯芯片M1的6脚、12脚、20脚及21脚接地，通讯芯片M1的22脚经过电容C1与天线相连，接插件P1、P2和P3分别与主控系统、LoRa射频单元相连。作为优选，所述的LoRa射频单元通过SPI和DIO接口与主控系统相连并进行数据交换，所述LoRa射频单元的射频发射回路中包括高性能的腔体滤波器。高性能的腔体滤波器确保杂散参数满足相应的KC认证指标同时又有较低的插入损耗。作为优选，所述的扩展接口部分包括预留的主控单元未使用的功能接口如USB、SPI、USART、GPIO。扩展接口用于为后续系统扩展做相应的准备。本技术的有益效果是：将LBT电路和主要本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于LBT的LoRaWAN物联网网关，包括机械结构部分和电子电路部分，其特征在于，电子电路部分包括主控系统(1)和供电系统(2)，所述主控系统分别与LoRa射频单元(3)、LBT单元(4)、定位授时单元(6)、声光报警单元(7)、时钟单元(8)、监控单元(9)、传感器单元(10)和以太网单元(5)相连，所述LoRa射频单元(3)和LBT单元(4)分别设有天线(12)，所述以太网单元(5)与服务器(13)相连，所述供电系统(2)与各单元相连。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于LBT的LoRaWAN物联网网关，包括机械结构部分和电子电路部分，其特征在于，电子电路部分包括主控系统(1)和供电系统(2)，所述主控系统分别与LoRa射频单元(3)、LBT单元(4)、定位授时单元(6)、声光报警单元(7)、时钟单元(8)、监控单元(9)、传感器单元(10)和以太网单元(5)相连，所述LoRa射频单元(3)和LBT单元(4)分别设有天线(12)，所述以太网单元(5)与服务器(13)相连，所述供电系统(2)与各单元相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于LBT的LoRaWAN物联网网关，其特征在于，所述机械结构部分包括铝合金金属外壳，所述铝合金金属外壳上设有电源接口、射频接口、以太网接口和网关固定结构，电源接口与供电系统(2)相连，射频接口与LoRa射频单元(3)相连，以太网接口与以太网单元(5)相连，所述机械结构部分具备IP67的防水等级。
3.根据权利要求1所述的一种基于LBT的LoRaWAN物联网网关，其特征在于，所述LoRa射频单元(3)包括LoRa网关基带芯片U3和两片与之外接的芯片SX1257A和芯片SX1257B，LoRa网关基带芯片U3采用SX1301芯片，LoRa网关基带芯片U3的1脚、6脚、7脚、10脚、11脚均接地，LoRa网关基带芯片U3的2脚、3脚、4脚、5脚与LBT单元(4)相连，LoRa网关基带芯片U3的8脚经并联的电容C16和C17后接地，LoRa网关基带芯片U3的9脚经电阻R16后与GPS相连的同时经电阻R19后接地，LoRa网关基带芯片U3的12脚经电容C18后接地，LoRa网关基带芯片U3的13脚经过电阻R21后在与RADIOENA引脚相连的同时经过电容C23接地，LoRa网关基带芯片U3的14脚经过电阻R24后在与LNAENA引脚相连的同时经过电容C24接地，LoRa网关基带芯片U3的15脚与PAENA引脚相连，LoRa网关基带芯片U3的16脚接地，LoRa网关基带芯片U3的17脚、18脚与供电系统(2)相连，LoRa网关基带芯片U3的19脚、20脚、21脚、22脚与芯片SX1257A相连，LoRa网关基带芯片U3的23脚与电源相连的同时和接地的24脚之间串联电容C27，LoRa网关基带芯片U3的25脚与监控单元(9)相连，LoRa网关基带芯片U3的29脚依次连接电阻R25和电容C26并接地，LoRa网关基带芯片U3的30脚、31脚、32脚、33脚、34脚接地，LoRa网关基带芯片U3的35脚经电阻R17与IRXDB相连，LoRa网关基带芯片U3的36脚经电阻R15...
【专利技术属性】
技术研发人员：王彦凯，靳林杰，佟亚波，徐海，徐涛，刘泽华，陈永威，顾超杰，黄贤景，张影，章玺，毛庭，张家铭，王彬杰，范良洪，胡燕清，蒋磊，
申请(专利权)人：浙江利尔达物芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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