本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于SX1278的數(shù)傳電臺。

背景技術(shù)：

近幾年，無線通信技術(shù)的發(fā)展迅速，電臺的發(fā)展更顯得尤為突出。伴隨著工業(yè)化的進程逐步加快，無線電臺在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，并扮演著越來越重要的角色。電臺主要負(fù)責(zé)信息的發(fā)射與接收，以實現(xiàn)系統(tǒng)的通信，電臺的結(jié)構(gòu)和性能將直接影響著整個通信系統(tǒng)的好壞，所以，電臺在通信中的具有特殊作用。低功耗、低誤碼率、遠傳輸距離的數(shù)傳電臺已成為國內(nèi)外射頻工程師研究的重點和難點。因此，積極地展開高性能數(shù)傳電臺的相關(guān)研究是很有必要的。目前，大部分?jǐn)?shù)傳電臺都是短距離內(nèi)的通信，而遠距離的通信比較少見，本發(fā)明基于SX1278芯片可以實現(xiàn)15Km范圍內(nèi)通信并具有低功耗、低誤碼、抗干擾等特性的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種低功耗、超遠距離數(shù)傳電臺模塊，可以實現(xiàn)超遠距離數(shù)據(jù)的接收和發(fā)射，有著靈敏度高、傳輸距離遠、誤碼率低、體積小、功耗低、集成度高、成本低廉等特點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于SX1278的數(shù)傳電臺，包括電源模塊，依次連接的吸盤天線、功放模塊、收發(fā)模塊、MCU；電源模塊分別與功放模塊、收發(fā)模塊、MCU連接；

所述MCU包括單片機和接口電路，所述接口電路用于單片機寫程序及控制收發(fā)模塊；

所述收發(fā)模塊進行信號的收發(fā)、調(diào)制與解調(diào)；收發(fā)模塊采用芯片SX1278，SX1278采用LoRa遠程調(diào)制解調(diào)器，MCU通過SX1278的SPI接口進行SX1278內(nèi)寄存器的配置和數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送；

信號的接收過程包括：信號經(jīng)吸盤天線接收，通過功放模塊提高信號靈敏度，MCU控制收發(fā)模塊處理后在上位機顯示接收信息；信號的發(fā)射過程包括：通過MCU控制收發(fā)模塊中的寄存器輸出頻率及帶寬，經(jīng)功放模塊提高信號發(fā)射功率，使得信號發(fā)射距離更遠。

所述SX1278接收的射頻信號首先通過低噪聲放大器LNA放大，LNA輸入為單端形式；之后信號被轉(zhuǎn)換到差分形式，以改善第二級線性和諧波抑制；然后信號被下變頻到中頻IF輸出同相正交I&Q信號，最后由一對模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，所有信號處理和解調(diào)均在數(shù)字領(lǐng)域進行。

所述電源模塊包括變壓芯片，變壓芯片采用5V直流供電，其中，功放模塊、收發(fā)模塊與MCU采用變壓芯片將5V電壓轉(zhuǎn)為3.6V電壓后供電。

所述功放模塊包括功放芯片，功放芯片采用SKYWORKS公司的SKY65377-21。

所述變壓芯片的型號AMS1084。

所述MCU采用意法半導(dǎo)體的STM8S105。

本發(fā)明的有益效果是：

1、可以同時進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，并且數(shù)據(jù)傳輸距離較遠。

2、可以實現(xiàn)通信頻率、帶寬、擴頻因子可調(diào)。

3、具有強抗干擾性、功耗低，誤碼率低、靈敏度高、價格低廉等特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種實施方式的整體框圖；

圖2是本發(fā)明SX1278原理圖；

圖3是本發(fā)明的一種實施方式的MCU與SX1278連接圖。

具體實施方式

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于SX1278的數(shù)傳電臺，包括電源模塊以及依次相連的吸盤天線、功放模塊、收發(fā)模塊和MCU(microcontroller Unit)；電源模塊分別與功放模塊、收發(fā)模塊、MCU連接。

所述功放模塊與吸盤天線連接，采用3.6V直流電壓供電，在發(fā)射過程中加大發(fā)射信號功率使信號傳輸距離更遠，在接收過程中提高接收信號的靈敏度。

所述電源模塊采用5V直流供電，其中，功放模塊、收發(fā)模塊與MCU采用變壓芯片5V轉(zhuǎn)3.6V電壓供電。

所述收發(fā)模塊是整個電路的核心，信號的收發(fā)、調(diào)制與解調(diào)及所有后續(xù)處理都在此模塊中進行。

所述單片機模塊包括單片機和接口電路，所述接口電路用于單片機寫程序及控制收發(fā)模塊。

所述功放芯片采用SKYWORKS公司的SKY65377-21。

所述變壓芯片采用AMS1084。

所述收發(fā)模塊采用的主要芯片為Semtech公司的SX1278，SX1278是一種半雙工傳輸?shù)牡椭蓄l收發(fā)器。采用LoRa遠程調(diào)制解調(diào)器，用于超長距離擴頻通信，不僅抗干擾性強，而且功耗低，適用于電池待機的收發(fā)電路，MCU只需要通過SX1278的SPI接口進行寄存器的配置和數(shù)據(jù)的接收發(fā)送。當(dāng)SX1278工作在LoRa模式時，能獲得超過-148dBm的高靈敏度，并集成+20dBm的功率放大器，頻率范圍137MHz～1020MHz，帶寬7.8～37.5KHz，數(shù)據(jù)傳輸速率180bps～37.5kbps，能夠檢測信號強度，并對數(shù)據(jù)進行CRC校驗。

所述MCU采用意法半導(dǎo)體的STM8S105。

在接收過程：信號經(jīng)天線接收，通過功放提高信號靈敏度，經(jīng)收發(fā)器處理后在上位機上顯示接收信息。在發(fā)射過程：通過單片機控制收發(fā)器寄存器控制輸出頻率及帶寬，經(jīng)功放提高信號發(fā)射功率，使得信號發(fā)射距離更遠。

實施例

下面結(jié)合附圖1-3對本發(fā)明的實施方式進行詳細描述，圖1為本實施方式基于SX1278數(shù)傳電臺設(shè)計的整體框圖，其技術(shù)方案如下：一種基于SX1278的數(shù)傳電臺，包括電源模塊以及依次相連的吸盤天線、功放模塊、收發(fā)模塊和MCU(microcontroller Unit)；電源模塊分別與功放模塊、收發(fā)模塊、MCU連接。

所述功放模塊與天線連接，采用3.6V直流電壓供電，在發(fā)射過程中加大發(fā)射信號功率使信號傳輸距離更遠，在接收過程中可以提高接收信號的靈敏度。所述功放模塊核心器件采用的是Semtech公司的SX1278。所述電源模塊采用5V直流供電，其中，功放模塊、收發(fā)模塊與MCU采用變壓芯片5V轉(zhuǎn)3.6V電壓供電。所述變壓芯片采用AMS1084。所述單片機模塊包括單片機和接口電路，所述接口電路用于寫單片機程序及控制收發(fā)模塊。所述功放芯片采用SKYWORKS公司的SKY65377-21。

本實施例的模塊設(shè)計包括：吸盤天線，功放SKY65377-21，變壓器AMS1084，收發(fā)芯片SX1278，單片機STM8S105。

如圖1所示，本發(fā)明裝置由吸盤天線、功放、SX1278、MCU組成。接收過程：信號經(jīng)天線接收，通過功放提高信號靈敏度，經(jīng)收發(fā)模塊處理后在上位機上顯示接收信息。發(fā)射過程：通過MCU中的單片機控制收發(fā)模塊中的寄存器控制輸出頻率及帶寬，經(jīng)功放提高信號發(fā)射功率，使得信號發(fā)射距離更遠。

下面結(jié)合附圖2本實施方式的核心芯片SX1278的原理圖介紹系統(tǒng)的工作原理：

SX1278是一種半雙工傳輸?shù)牡椭蓄l收發(fā)器。其接收的射頻信號首先通過低噪聲放大器(LNA)放大。為便于設(shè)計并減少外部器件的使用，LNA輸入為單端形式。接著，信號被轉(zhuǎn)換到差分形式，以改善第二級線性和諧波抑制。之后，信號被下變頻到中頻(IF)輸出同相正交(I&Q)信號。接著由一對模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，所有后續(xù)信號處理和解調(diào)均在數(shù)字領(lǐng)域進行。

該數(shù)字狀態(tài)機還控制著自動頻率校正(AFC)、接收信號強度指示(RSSI)及自動增益控制(AGC)等功能，并在頂級定序器(TLS)的高級包和協(xié)議級功能方面發(fā)揮著重要作用。

圖3所示，本實施方式中MCU采用了STM8S系列單片機控制模塊。SX1278與MCU的接口是通過SPI接口進行寄存器配置來控制裝置工作頻率和數(shù)據(jù)的接收與發(fā)射。該單片機型號為STM8S105，支持最多32K字節(jié)Flash。具有靈活的時鐘控制，4個主時鐘源，具有時鐘監(jiān)控的主時鐘安全保障系統(tǒng)。支持SPI、UART、I2C通信。開發(fā)支持單線接口模塊(SWIM)和調(diào)試模塊(DM)，可以方便地進行在線編程和非侵入式調(diào)試。

SX1278的復(fù)位觸發(fā)輸入連接STM8S105的SPI時鐘SPI_CLK，SX1278的SPI片選輸入NSS連接STM8S105的模擬輸入3，SX1278的數(shù)據(jù)輸入MOSI、數(shù)據(jù)輸出MISO、時鐘輸入SCLK分別連接STM8S105的模擬輸入2AIN2[TIM1_CH3N]、模擬輸入1AIN1[TIM1_CH2N]，模擬輸入0AIN0[TIM1_CH1N]。SX1278的數(shù)字輸入輸出DIO0連接STM8S105的定時通道2TIM1_CH2。

頻率步長及頻率控制的計算公式分別如下：

F_RF＝F_STEP×F_rf(23,0)

其中，F(xiàn)_STEP為頻率步長，F(xiàn)_XOSC為晶振頻率，F(xiàn)_RF為工作頻率，F(xiàn)_rf(23,0)為定義寄存器的24位寄存器。默認(rèn)條件下F_XOSC為32MHz，即F_STEP為61Hz，則F_RF＝61*F_rf(23,0)Hz。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，可以對這些實施方式做出多種修改或變形，而不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。