无线通信模组的制作方法

1.本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线通信模组。


背景技术：

2.随着生活水平的不断提高，越来越多的场景需要用到无线通信模组，例如无线抄表、智能家居、汽车电子、安防报警、工业监控与控制、远距离农业灌溉等。
3.无线通信模组需要嵌入到现有产品或系统中使用，或者新产品研发伊始，规划使用无线通信模组，对于用户来说，不同的应用场景或设计不同的产品需要选用不同的通信模组。
4.现有的无线通信模组只能接收或发射无线射频信号，会给新产品的设计带来不便，降低了新产品的设计效率。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述问题，提出一种既支持接收，又支持发射的无线通信模组，便于新产品的设计，能够极大地提高新产品的设计效率。
6.本实用新型采用的一种技术手段为：一种无线通信模组，所述无线通信模组包括：
7.信号切换单元，与外部天线连接，用于将所述外部天线切换至第一传输线或第二传输线上；其中，所述第一传输线为所述无线通信模组工作在接收状态时用于传输射频信号的传输线；所述第二传输线为所述无线通信模组工作在发射状态时用于传输射频信号的传输线；
8.所述信号处理单元，与所述第一传输线和所述第二传输线连接，用于在所述无线通信模组处于接收状态时，将所述第一传输线传输的射频信号转换成数字信号输出，以及用于在所述无线通信模组处于发射状态时，输出射频信号给所述第二传输线；和
9.信号放大单元，设置在所述第二传输线上，用于在所述无线通信模组工作在发射状态时，将所述信号处理单元输出的射频信号进行放大处理后输出给所述信号切换单元。
10.由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的无线通信模组，包括信号切换单元、信号处理单元和信号放大单元，实现了无线通信模组既支持接收，又支持发射，即所述无线通信模组既可以作为无线接收模组，又可以作为无线发射模组，便于新产品的设计，能够极大地提高新产品的设计效率，缩短研发周期，并且在批量使用中，能够有效保证产品的高性能和一致性。同时通过设置信号切换单元，能够根据所述无线通信模组工作在不同状态时切换至相应的传输线上，实现了发射信号和接收信号的分离，使得发射信号和接收信号不会混乱。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.其中：
13.图1是一个实施例中无线通信模组的结构示意图一；
14.图2是一个实施例中无线通信模组的结构示意图二；
15.图3是一个实施例中无线通信模组的结构示意图三；
16.图4是一个实施例中无线通信模组的电路原理图；
17.图5是一个实施例中无线通信模组的模块图。
18.图中：1、无线通信模组；2、外部控制装置；11、信号切换单元；111、天线匹配模块；112、射频开关模块；12、信号处理单元；13、信号放大单元；131、放大模块；132、稳压模块；133、采样模块；14、第一匹配单元；15、第二匹配单元；16a、第一传输线；16b、第二传输线。
具体实施方式
19.为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。
21.本实用新型提供的一种无线通信模组1，在一个实施例中，如图1所示，所述无线通信模组1可以包括信号切换单元11、信号处理单元12和信号放大单元13。所述信号切换单元11可以与外部天线连接，用于将所述外部天线切换至第一传输线16a或第二传输线16b上；其中，所述第一传输线16a为所述无线通信模组1工作在接收状态时用于传输射频信号的传输线；所述第二传输线16b为所述无线通信模组1工作在发射状态时用于传输射频信号的传输线；所述信号处理单元12可以与所述第一传输线16a和所述第二传输线16b连接，用于在所述无线通信模组1处于接收状态时，将所述第一传输线16a传输的射频信号转换成数字信号输出，以及用于在所述无线通信模组1处于发射状态时，输出射频信号给所述第二传输线16b；所述信号放大单元13可以设置在所述第二传输线16b上，用于在所述无线通信模组1工作在发射状态时，将所述信号处理单元12输出的射频信号进行放大处理后输出给所述信号切换单元11。
22.需要说明的是，本实施例提供的无线通信模组1可以嵌入到现有产品或系统中，也可以在新产品研发伊始，规划使用本无线通信模组1，例如，本实施例中的无线通信模组1可以应用到新产品的控制装置中，根据新产品的需要来实现无线发射或无线接收功能。
23.示例性地，当无线通信模组1需要工作在接收状态时，信号切换单元11可以根据外部输入的接收控制信号，将所述外部天线切换至第一传输线16a上，信号处理单元12将所述第一传输线16a传输的射频信号转换成数字信号输出给外部控制装置2，实现了无线接收功能。
24.示例性地，当无线通信模组1需要工作在发射状态时，信号切换单元11可以根据外部输入的发射控制信号，将所述外部天线切换至第二传输线16b上，信号处理单元12输出射频信号给所述第二传输线16b，在通过信号放大单元13将射频信号放大后输出给所述信号切换单元11，通过外部天线发射出去，实现了无线发射功能。
25.本实施例提供的无线通信模组1，包括信号切换单元11、信号处理单元12和信号放大单元13，实现了无线通信模组1既支持接收，又支持发射，即所述无线通信模组1既可以作为无线接收模组，又可以作为无线发射模组，便于新产品的设计，能够极大地提高新产品的设计效率，缩短研发周期，并且在批量使用中，能够有效保证产品的高性能和一致性。同时通过设置信号切换单元11，能够根据所述无线通信模组1工作在不同状态时切换至相应的传输线上，实现了发射信号和接收信号的分离，使得发射信号和接收信号不会混乱。
26.在一个实施例中，如图2所示，所述信号放大单元13可以包括稳压模块132、采样模块133和放大模块131，所述稳压模块132可以用于将第一电压进行降压和稳压处理，并获得第二电压；所述采样模块133可以与所述稳压模块132连接，用于对所述第二电压进行采样，并获得采样电压；其中，所述采样电压作为放大模块131工作的偏置电压；所述放大模块131可以与所述采样模块133连接，并设置在所述第二传输线16b上，用于根据所述采样电压，将所述信号处理单元12输出的射频信号进行放大处理后输出给所述信号切换单元11。
27.在一个实施例中，如图4所示，所述稳压模块132可以包括稳压芯片u6；所述稳压芯片u6可以采用xc6209，当然也可以采用其他型号，本技术不做限定。所述采样模块133可以包括第一采样电阻r7和第二采样电阻r8；所述放大模块131可以包括功率放大管q3；所述功率放大管q3可以采用mosfet管，当然也可以采用其他放大模块131，本技术不做限定。所述稳压芯片u6的输出端连接所述第一采样电阻r7的一端，所述第一采样电阻r7的另一端连接所述功率放大管q3的控制端，并连接所述第二采样电阻r8的一端，所述第二采样电阻r8的另一端连接地。
28.进一步地，本实施例中稳压芯片u6采用了xc6209，通过采样模块133提供给功率放大管q3工作的偏置电压，并在无线通信模组1处于接收状态时，关闭发射电路。
29.进一步地，所述稳压模块132还可以包括电阻r9，极性电容c29、c40，电容c30、c31、c41、c38、c32，以及磁珠l5。磁珠l5可以用于抑制电源线上的高频噪声和尖峰干扰。稳压芯片u6的第3引脚经由电阻r9接收外部输入的发射控制信号，发射控制信号可以控制所述稳压芯片u6是否工作。
30.进一步地，由于mosfet管为电压控制器件，所以作为输入级时，不会给上一级电路增加电流负担，例如测量仪表，可以作到完全不消耗前级电流而测量真实真电压，不会像普通三极管那样，加入它导致电压略微下拉；作为功率输出级时，不会像普通三极管需要基级偏流，这样对于很大功率的场合节省的电能也很可观，因此，本实施例中的功率放大管q3采用了nmos(n
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channel enhancement mode mosfet，n沟道增强型金属氧化物半导体场效应管)。
31.进一步地，所述放大模块131还可以包括电阻r4和电容c14，电阻r4的一端连接所述功率放大管q3的漏极，电阻r4的另一端连接电容c14的一端，电容c14的另一端连接功率放大管q3的栅极。功率放大管q3的源极连接地，功率放大管q3的漏极经由电感l8连接 5.0v， 5.0v为外部输入电压，功率放大管q3的栅极经由电容c13连接地。
32.在一个实施例中，如图2所示，所述信号切换单元11可以包括天线匹配模块111和射频开关模块112。具体的，天线匹配模块111可以与所述外部天线连接，用于匹配所述外部天线端口，能够提升外部天线效率。射频开关模块112可以与所述天线匹配模块111连接，用于将所述外部天线切换至第一传输线16a或第二传输线16b上。
33.在一个实施例中，所述射频开关模块112包括射频开关，所述射频开关采用as179，当然也可以采用其他型号，本技术不做限定。
34.示例性地，如图4所示，天线匹配模块111可以包括：电容c37、c4、c3，以及电感l10。射频开关u3采用了as179。具体的，射频开关u3的第5引脚连接电容c3的一端，电容c3的另一端连接电感l10的一端，并经由电容c4连接地，电感l10的另一端连接外部天线ant，并经由电容c37连接地；射频开关u3的第6引脚接收外部输入的发射控制信号tx_en，并经由电容c7连接地；射频开关u3的第4引脚接收外部输入的接收控制信号rx_en，并经由电容c6连接地，射频开关u3的第2引脚连接地，射频开关u3的第1引脚连接第一传输线16a，射频开关u3的第3引脚连接第二传输线16b。
35.本实施例中的信号切换单元11能够根据所述无线通信模组1工作在不同状态时切换至相应的传输线上，实现了发射信号和接收信号的分离，使得发射信号和接收信号不会混乱，不仅实现了无线通信模组1的收发功能，又能实现外部天线端口的匹配，能够提升外部天线效率。
36.在一个实施例中，所述信号处理单元12包括射频芯片，所述射频芯片可以采用sx1278，sx1278是美国semtech公司的射频芯片，采用先进的lora调制技术，在抗干扰性能、通信距离都远超现在的fsk、gfsk调制方式的产品。sx1278功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点，可广泛应用于物联网各种无线通信领域。当然也可以采用其他型号，本技术不做限定。
37.进一步地，请参考图4所示，射频芯片u2的第1引脚为信号接收端，并连接所述第一传输线16a，射频芯片u2的第27引脚为信号发射端，并连接所述第二传输线16b。射频芯片u2的16
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19引脚为spi接口，用于与外部控制装置2进行数据交互。射频芯片u2的第8
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13引脚为数字i/o接口，为所述无线通信模组1的扩展功能，可以根据用户需要用于指示、灵敏度测试等。射频芯片u2的5
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6引脚连接晶振模块，所述晶振模块可以包括电容c18、c9和贴片石英晶体振荡器y1，为射频芯片u2提供32mhz的稳定的时钟源。
38.请参考图4所示，本实施例的工作原理为：
39.在无线通信模组1工作在接收状态时，即无线通信模组1作为无线接收模组时，外部输入接收控制信号rx_en置为高逻辑电平，发射控制信号tx_en置为低逻辑电平，此时射频开关u3的第5引脚与第1引脚接通，外部天线ant通过射频开关u3的第5引脚和第1引脚，与第一传输线16a连接，第一传输线16a与射频芯片u2的第1引脚(信号接收端)连接。同时，由于发射控制信号tx_en置为低逻辑电平，稳压芯片u6关闭输出，稳压芯片u6不提供偏置电压给功率放大管q3，以使功率放大管q3不工作，发射电路关闭。射频芯片u2将所述第一传输线16a传输的射频信号(即外部天线ant接收的射频信号)转换成数字信号输出给外部控制装置2，实现了无线接收功能。
40.在无线通信模组1工作在发射状态时，即无线通信模组1作为无线发射模组时，外部输入接收控制信号rx_en置为低逻辑电平，发射控制信号tx_en置为高逻辑电平，此时射
频开关u3的第5引脚与第3引脚接通，外部天线ant通过射频开关u3的第5引脚和第3引脚，与第二传输线16b连接，第二传输线16b与射频芯片u2的第27引脚(信号发射端)连接，同时，由于发射控制信号tx_en置为高逻辑电平，稳压芯片u6开启，稳压芯片u6通过r7和r8组成的采样模块133给功率放大管q3提供偏置电压，以使功率放大管q3工作，从而将射频芯片u2输出的射频信号进行放大处理后输出给射频开关u3，通过射频开关u3的第3引脚和第5引脚，以及外部天线ant发射出去，实现了无线发射功能。
41.在一个实施例中，所述信号处理单元12通过spi接口输出所述数字信号，以及输入控制信号；其中，所述控制信号用于控制所述信号处理单元12输出射频信号。所述信号处理单元12可以通过spi接口与外部控制装置2进行数据交互。
42.在一个实施例中，如图3所示，所述无线通信模组1还可以包括：第一匹配单元14和第二匹配单元15，第一匹配单元14可以设置在所述第一传输线16a上；第二匹配单元15可以设置在所述第二传输线16b上。
43.在一个实施例中，如图3所示，所述第一匹配单元14可以包括第一阻抗匹配模块，第一阻抗匹配模块连接在所述信号切换单元11与所述信号处理单元12之间；所述第二匹配单元15可以包括第二阻抗匹配模块，第二阻抗匹配模块连接在所述信号放大单元13与所述信号切换单元11之间。
44.示例性地，请参考图4所示，第一阻抗匹配模块可以包括：电容c24、c2、c8，以及电感l2。所述第二阻抗匹配模块可以包括：电容c1、c17、c22、c34、c10，以及电感l11、l9。
45.进一步地，第二匹配单元15还可以包括：电容c23、c25、c36、c13、c16，c11、c12，电感l4、l1、l3，其中，c23、c25、c36为耦合电容。
46.在一个实施例中，所述无线通信模组1还可以包括电源变换模块，所述电源变换模块用于给信号处理单元12供电。
47.示例性地，请参考图4，电源变换模块可以包括三端稳压器u1，极性电容c33、c28，电容c35、c39，磁珠l6。磁珠l6可以用于抑制电源线上的高频噪声和尖峰干扰。可以将外部输入的 5.0v电压转换为3.3v电压供给信号处理单元12。
48.在一个实施例中，如图5所示，图5是一个实施例中无线通信模组的模块图。
49.图中，第1引脚tx_en为发射使能引脚(高电平使能)，第2引脚reset为芯片复位引脚，第3
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8引脚为数字i/o口，可以用于收发指示、灵敏度测试等功能，第9引脚rx_en为接收使能引脚(高电平使能)，第10引脚rxtx_rf为天线开关控制引脚(高电平是tx)，第11
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14引脚为spi通信引脚，第15、18、19引脚gnd为信号地，第16引脚vcc为电源，第17引脚用于连接外部天线。
50.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
51.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。