本實(shí)用新型屬于電子電路
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種通用的寬帶無線雙模模塊。
背景技術(shù)：
：當(dāng)前，世界范圍內(nèi)各主要公用事業(yè)公司，尤其是供電公司在構(gòu)建新一代AMI系統(tǒng)時(shí)，都會(huì)考慮將微功率無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和寬帶電力線載波網(wǎng)絡(luò)及其完整解決方案作為選項(xiàng)之一，以克服現(xiàn)有通信技術(shù)固有的一些不足。雖然當(dāng)前的窄帶電力線(PLC)可以滿足基本的抄表要求，但如果想用窄帶載波更多、更快、更準(zhǔn)確的傳輸數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)智能家電的話不太現(xiàn)實(shí)，因?yàn)檎瓗лd波通信的數(shù)據(jù)傳輸速度慢，成功率也不高。與此同時(shí)，隨著我國房地產(chǎn)的快速發(fā)展，各地物業(yè)管理企業(yè)對(duì)小區(qū)的多種表計(jì)(水、電、氣、冷、熱)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)產(chǎn)品需求也在迅速增加。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)以及微電子技術(shù)不斷發(fā)展，射頻技術(shù)及寬帶載波技術(shù)瓶頸得以突破，微功率無線通信和寬帶電力線載波通信技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。但是，早期的微功率無線通信模塊都是基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信模型進(jìn)行設(shè)置，存在程序區(qū)和RAM區(qū)空間偏少，無法實(shí)現(xiàn)整個(gè)PAN子網(wǎng)自動(dòng)組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理、鏈路自診斷和自恢復(fù)、低功耗管理，以及對(duì)應(yīng)用數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)分析等功能，如果需要實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)路由算法功能時(shí)，往往需要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(即更高層應(yīng)用)介入通信管理，直接影響了該技術(shù)在各領(lǐng)域中的推廣和應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的在于提供一種寬帶無線雙模通信模塊，利用微功率無線通信技術(shù)和電力線寬帶載波技術(shù)，解決微功率無線通信單元硬件資源瓶頸的問題，實(shí)現(xiàn)通信單元與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相分離，便于組網(wǎng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案：寬帶無線雙模通信模塊，包括：MCU，所述MCU與基表或上位機(jī)相連；與所述MCU相連的射頻單元，射頻單元包括射頻芯片、與射頻芯片連接的射頻晶振和射頻信號(hào)收發(fā)電路；與所述MCU相連的寬帶載波單元，寬帶載波單元包括寬帶芯片、與寬帶芯片連接的寬帶晶振和寬帶信號(hào)收發(fā)電路；為所述MCU、射頻單元、寬帶載波單元供電的電源模塊。更具體的，所述MCU和射頻單元設(shè)置在同一塊電路板上并封裝，寬帶載波單元為獨(dú)立模塊，以插針插排的方式通過電路板與所述MCU、射頻單元電連接。更具體的，所述MCU采用瑞薩公司的R7F0C902型芯片，通過SPI接口和射頻芯片相連，通過UART接口與寬帶載波芯片相連。更具體的，所述MCU的PTE1引腳和PTE2引腳為維護(hù)用的升級(jí)接口；PTE30引腳和PTE31引腳為與外部集中器通訊用的UART接口；PTA17、PTA24、PTA12、PTEA11、PTA16、PTA51、PTA50引腳分別作為射頻芯片的SCS信號(hào)、SCK信號(hào)、MOSI信號(hào)、MISO信號(hào)、nIRQ信號(hào)、SDN信號(hào)及GPIO信號(hào)的接口；PTA13、PTA14、PTA15引腳分別作為寬帶芯片的RX信號(hào)、TX信號(hào)、RST信號(hào)的接口。更具體的，還包括串口接收LED燈和串口發(fā)送LED燈，R7F0C902型芯片的PTB60、PTB61分別作為串口接收LED燈、串口發(fā)送LED燈的控制接口。更具體的，所述寬帶芯片采用珠?；坌盼㈦娮庸镜男吞?hào)為WTBPZ11的寬帶芯片。更具體的，所述射頻芯片采用Silabs公司的型號(hào)為Si4438C的射頻芯片。由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型的寬帶無線雙模通信模塊采用RF+BPLC方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，RF為無線射頻，其工作頻點(diǎn)為260MHz～930MHz，通過天線的發(fā)送/接收傳輸頻點(diǎn)在260MHz～930MHz之間的微波信號(hào)；BPLC為電力線載波寬帶，其工作頻點(diǎn)為2～30MHz，以電力線為通信線路，通過載波信號(hào)的耦合完成系統(tǒng)中設(shè)備的信息交換，具有成本低、通信速率高、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)速度快、節(jié)點(diǎn)容量大等特點(diǎn)，可應(yīng)用于智能抄表、智能家居、路燈控制、能源管理、工業(yè)監(jiān)控等領(lǐng)域。附圖說明為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的框圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例MCU的電路圖；以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型的寬帶無線雙模通信模塊包括MCU、射頻單元、寬帶載波單元及電源模塊，電源模塊為各模塊供電。MCU具有與基表(或上位機(jī))相連的UART接口，并分別與射頻單元及寬帶載波單元相連。本實(shí)施例的MCU和射頻單元設(shè)置在同一塊電路板上并封裝，寬帶載波單元為獨(dú)立模塊，寬帶載波單元以插針插排的方式與電路板相連并通過電路板內(nèi)部的電路與MCU、射頻單元電連接。MCU、射頻單元、寬帶載波單元的對(duì)外交互端通過管腳引出封裝外。本實(shí)施例的封裝外形尺寸為：長78.77mm×寬64.97mm，采用2×11及2×4的雙列直插針與基表或上位機(jī)電氣連接，插針間距為2.54mm。寬帶載波單元包括寬帶芯片、與寬帶芯片連接的寬帶晶振及寬帶信號(hào)收發(fā)電路，寬帶晶振為寬帶芯片提供穩(wěn)定的25MHz時(shí)鐘信號(hào)(未圖示)。射頻單元包括射頻芯片、與射頻芯片連接的射頻晶振及射頻信號(hào)收發(fā)電路，射頻晶振為射頻芯片提供穩(wěn)定的30MHz時(shí)鐘信號(hào)(未圖示)。本實(shí)用新型的寬帶信號(hào)收發(fā)電路及射頻信號(hào)收發(fā)電路為常規(guī)的寬帶載波信號(hào)收發(fā)電路和射頻信號(hào)收發(fā)電路，寬帶信號(hào)收發(fā)電路與寬帶芯片各引腳間的連接關(guān)系、寬帶芯片與寬帶晶振的連接關(guān)系，以及射頻信號(hào)收發(fā)電路與射頻芯片各引腳間的連接關(guān)系、射頻芯片與射頻晶振的連接關(guān)系，與常規(guī)的寬帶信號(hào)收發(fā)電路與寬帶芯片各引腳間的連接關(guān)系、寬帶芯片與寬帶晶振的連接關(guān)系，以及射頻信號(hào)收發(fā)電路與射頻芯片各引腳間的連接關(guān)系、射頻芯片與射頻晶振的連接關(guān)系相同，是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的常識(shí)，不屬于本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)，此處不作贅敘。本實(shí)施例的MCU采用瑞薩公司的R7F0C902型芯片，MCU通過獨(dú)立SPI接口和射頻芯片相連，MCU通過UART接口與寬帶載波芯片相連。圖2所示為本實(shí)施例MCU的電路圖，R7F0C902型芯片工作穩(wěn)定，串口資源豐富，經(jīng)濟(jì)適用。本實(shí)施例MCU的PTE1引腳和PTE2引腳為維護(hù)用的升級(jí)接口；PTE30引腳和PTE31引腳為與集中器通訊用的UART接；PTA17、PTA24、PTA12、PTEA11、PTA16、PTA51、PTA50引腳分別作為射頻芯片的SCS信號(hào)、SCK信號(hào)、MOSI信號(hào)、MISO信號(hào)、nIRQ信號(hào)、SDN信號(hào)及GPIO信號(hào)的接口；PTA13、PTA14、PTA15引腳分別作為寬帶芯片的RX信號(hào)、TX信號(hào)、RST信號(hào)的接口，表1和表2分別為MCU的UART接口管腳定義表和MCU與射頻單元接口管腳定義。表1表2作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方案，本實(shí)用新型的雙模通信模塊還包括串口接收LED燈和串口發(fā)送LED燈，R7F0C902型芯片的PTB60、PTB61分別作為串口接收LED燈、串口發(fā)送LED燈的控制接口。MCU與LED接口管腳定義表如表3所示。表3功能信號(hào)名K20引腳號(hào)串口接收燈控制DCE_RXD_LEDPin10(PTB61)串口發(fā)送燈控制DCE_TXD_LEDPin9(PTB60)本實(shí)用新型寬帶單元的工作頻率為2～30MHz，調(diào)制方式為OFDM，通信速率達(dá)10Mbps，寬帶晶振在－40℃～+85℃溫度范圍內(nèi)的頻率為25MHz±10ppm。信號(hào)通過寬帶信號(hào)收發(fā)電路的耦合及寬帶芯片的處理后，傳至MCU，MCU通過UART與基表之間進(jìn)行通訊對(duì)話。本實(shí)施例的寬帶芯片采用珠?；坌盼㈦娮庸镜男吞?hào)為WTBPZ11的寬帶芯片。本實(shí)用新型的射頻單元的工作頻率為260MHz～930MHz，調(diào)制方式支持OOK/FSK/GFSK，發(fā)射功率支持+4dBm/+7dBm/+11dBm/+14dBm/+17dBm/+20dBm。射頻晶振在－40℃～+85℃溫度范圍內(nèi)的頻率為30MHz±10ppm。本實(shí)用新型的射頻信號(hào)收發(fā)電路的天線采用垂直相交的雙天線，以延伸通信距離并提高適用范圍。本實(shí)施例的射頻芯片采用Silabs公司的型號(hào)為Si4438C的射頻芯片，該芯片支持OOK/GFSK調(diào)制通信，發(fā)送功率可到+20dBm，接收靈敏度可以調(diào)整在-110dBm以上，同時(shí)接收功率消耗可到20mA以下本實(shí)施例的電源模塊向MCU及射頻單元輸出穩(wěn)定的3.3V工作電壓、向?qū)拵卧敵龇€(wěn)定的11.6V工作電壓，電源模塊采用MP2451電源芯片和LP2951低壓差電源芯片。本實(shí)用新型的寬帶無線雙模通信模塊的工作過程如下：與基表通訊的信號(hào)通過空中無線(260～930MHz)和電力線寬帶載波(2～30MHz)兩條線路同時(shí)進(jìn)行傳輸；空中無線信號(hào)經(jīng)射頻單元接收后經(jīng)放大、濾波、混頻等處理后傳輸至射頻芯片，射頻芯片通過spi與MCU進(jìn)行信號(hào)通訊處理，最終信號(hào)由MCU通過串口與基表完成對(duì)話；電力線的載波信號(hào)經(jīng)寬帶單元接收并完成信號(hào)提取、擴(kuò)頻編碼調(diào)制解擴(kuò)和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳送至MCU，MCU將該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后傳輸?shù)交砘蛏衔粰C(jī)，基表回復(fù)的信息數(shù)據(jù)將通過串口返回，MCU接收后經(jīng)過載波擴(kuò)頻調(diào)制后輸出給發(fā)送外部的控制單元，并經(jīng)功率放大及控制后耦合注入到電力線中。本實(shí)用新型可用于水、氣、熱和電行業(yè)寬帶無線抄表或其它寬帶無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，及智能家居等領(lǐng)，可在試點(diǎn)現(xiàn)場根據(jù)接收信號(hào)進(jìn)行分析同步并自動(dòng)選擇寬帶載波或者微功率無線的通信方式，以適應(yīng)現(xiàn)場的復(fù)雜的環(huán)境因素，規(guī)避干擾、整合優(yōu)勢、保證產(chǎn)品通信的可靠性。以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍之中。當(dāng)前第1頁1 2 3