一種基於wia-pa無線通信模塊的製作方法
2023-08-03 18:20:51
一種基於wia-pa無線通信模塊的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於WIA-PA無線通信模塊，包括WIA-PA晶片、存儲單元、收發器單元、功率放大單元和濾波單元；WIA-PA晶片與存儲單元、收發器單元連接；收發器單元與功率放大單元、濾波單元順序連接。本實用新型能夠解決現場電磁環境複雜、多個通信系統共存、造成的傳輸不穩定、通信成功率低問題；可適用於電磁複雜的環境，傳輸穩定，通信成功率高。
【專利說明】—種基於WIA-PA無線通信模塊
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基於WIA-PA無線通信模塊，具體是一種針對短距離無線、低速率通信領域數據傳輸的無線通信模塊。
【背景技術】
[0002]隨著物聯網的技術的迅速發展，為了加快工業領域信息化建設，實現信息化與工業化的融合。可以支持工業無線網絡WIA規範的高性能無線短距離數據傳輸模塊成為物聯網領域的迫切需要。數據傳輸作為物聯網系統領域的關鍵部分，其是否有效與可靠直接影響到企業信息化與工業化的實現，間接影響到企業的生產效率、經濟效益。
[0003]目前有關《GB/T26790.1-2011工業無線網絡WIA規範第I部分:用於過程自動化的WIA系統結構與通信規範》的短距離無線、低速率通信領域的數據傳輸的研究非常之多，但是真正實現高性能，可以直接應用到工業現場的產品即硬體模塊卻不是很多。
實用新型內容
[0004]針對現有技術的不足，本實用新型提供一種能夠解決現場電磁環境複雜、多個通信系統共存、造成的傳輸不穩定、通信成功率低等問題的無線通信模塊。
[0005]本實用新型為實現上述目的所採用的技術方案是:
[0006]一種基於WIA-PA無線通信模塊，包括WIA-PA晶片、存儲單元、收發器單元、功率放大單元和濾波單元;WIA-PA晶片與存儲單元、收發器單元連接；收發器單元與功率放大單元、濾波單元順序連接。
[0007]所述WIA-PA晶片採用CPU晶片，用於實現WIA-PA無線通信協議棧，該晶片帶有串口、SPI接口和IO控制接口。
[0008]所述WIA-PA晶片通過SPI總線與存儲單元連接。
[0009]所述WIA-PA晶片通過SPI總線與收發器單元連接。
[0010]所述收發器單元採用調製解調晶片，具有SPI接口和RF射頻接口。
[0011]所述功率放大單元採用功率放大晶片,其RF射頻輸入接口與收發器單元的RF射頻接口連接，其RF射頻輸出接口與濾波單元的RF射頻輸入接口連接。
[0012]所述濾波單元採用帶通濾波器，其RF射頻輸出埠用於與天線連接。
[0013]所述濾波單元採用帶通濾波器，其RF射頻輸出埠用於與TDD功率放大單元連接。
[0014]本實用新型具有以下有益效果及優點:
[0015]1.本實用新型採用順序連接的收發器單元、功率放大單元、濾波單元，該部分能夠解決現場電磁環境複雜、多個通信系統共存、造成的傳輸不穩定、通信成功率低問題；可適用於電磁複雜的環境，傳輸穩定，通信成功率高。
[0016]2.本實用新型能夠在現場傳輸距離較遠或者有遮擋的環境中實現穩定的通信。
[0017]3.本實用新型具有擴展控制接口，通過外部的TDD功率放大單元能夠有效應用到 對於傳輸距離或覆蓋範圍有特殊要求的領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的結構框圖一；
[0019]圖2是本實用新型的結構框圖二。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0021]本實用新型具體針對短距離無線、低速率通信領域的數據傳輸，滿足《GB/T26790.1-2011工業無線網絡WIA規範第I部分:用於過程自動化的WIA系統結構與通信規範》，在此硬體基礎上實現了 WIA-PA工業無線網絡現場設備協議棧軟體(簡稱WIA-PA FD )和WIA-PA工業無線網絡路由設備協議棧軟體(簡稱WIA-PARD )。
[0022]如圖1和圖2所示，本實用新型包括WIA-PA晶片1、存儲單元2、收發器單元3、功率放大單元4、濾波單元5、天線6 ；WIA-PA晶片I通過SPI總線和存儲單元2連接、WIA-PA晶片I通過SPI總線以及IO控制線和收發器單元3連接，收發器單元3通過射頻接口與功率放大單元4連接,功率放大單元4通過射頻接口與濾波單元5連接,濾波單元5通過射頻接口和天線6連接；外接TDD功率放大單元7 (即TDD射頻功率放大器)時，WIA-PA晶片I通過RS232總線和TDD功率放大單元7的RS232接口連接，收發器單元3通過IO控制線與TDD功率放大單元7的開關控制接口連接，濾波器單元5通過射頻接口與TDD功率放大單元7的射頻接口連接。
[0023]WIA-PA晶片1、收發器單元3、功率放大單元4、濾波單元5為本實用新型的核心部件。WIA-PA晶片為集成WIA-PA工業無線網絡現場設備協議棧軟體(簡稱WIA-PA FD)和WIA-PA工業無線網絡路由設備協議棧軟體(簡稱WIA-PA RD)的CPU，其實現了 WIA-PA無線通信協議棧，包括應用層、網絡層、數據鏈路層。
[0024]WIA-PA晶片I採用silicon labs公司的型號為EFM32LG230F256的晶片，帶有三路串口、兩路SPI接口、四路IO控制接口。
[0025]收發器單元用於實現射頻信號的收發，使用了 TI公司的CC2520晶片和外部巴倫轉換電路，CC2520晶片是基於IEEE802.15.4協議的物理層晶片，巴倫轉換電路將CC2520射頻輸出的差分信號轉換為單端50歐姆信號；CC2520的高鄰頻抑制比的指標是實現本實用新型的多通信系統共存尤其是與2.4GHzffIFI通信系統的共存功能的基礎。
[0026]功率放大單元採用RFaxis公司的RFX2401C晶片來實現射頻發射和接收信號的放大，射頻接口為50歐姆單端信號接口，內部集成了兩路射頻開關、功率放大器PA，低噪聲放大器LNA，很好的實現下行發射信號的功率放大，上行接收信號的放大，實現本實用新型的高發射功率和高接收靈敏度的功能。
[0027]濾波器單元採用2.4GHz的帶通濾波器不局限於某個廠家的具體型號，實現對帶外信號的濾波，是實現本實用新型除使用2.4GHz通信系統外的多通信系統共存的基礎，是實現本實用新型能滿足複雜電磁環境應用的基礎。
[0028]應用層數據通過RS232總線傳輸到WIA-PA晶片I進行數據的處理之後，通過與收發器單元3之間的SPI總線的數據通道傳輸到收發器單元3，經由收發器單元3進行MAC處理、調製、射頻信號處理後通過轉換電路進入功率放大單元4、濾波單元5發射通路內進行無線發射。
[0029]空間傳輸來的無線信號通過濾波單元5、功率放大單元4的接收通道以及轉換電路後經由收發器單元3進行射頻信號處理、解調、MAC處理後，還原成數據流，該數據經由收發器單元3和WIA-PA晶片I的SPI總線數據通道傳輸到WIA-PA晶片1，進行相關的數據處理後，通過RS232總線交互給用戶。
[0030]針對特殊場合大功率需求，WIA-PA晶片I通過RS232總線傳輸相應的控制數據配合收發器單元3進行信道的切換，收發器單元3的IO控制線控制TDD功率放大單元6進行上下行的切換。數據傳輸的過程和以上兩個步驟一樣。
【權利要求】
1.一種基於WIA-PA無線通信模塊，其特徵在於:包括WIA-PA晶片(I)、存儲單元(2)、收發器單元(3)、功率放大單元(4)和濾波單元(5) ；WIA-PA晶片(I)與存儲單元(2)、收發器單元(3)連接；收發器單元(3)與功率放大單元(4)、濾波單元(5)順序連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於WIA-PA無線通信模塊，其特徵在於:所述WIA-PA晶片(I)採用CPU晶片，用於實現WIA-PA無線通信協議棧，該晶片包括串口、SPI接口和IO控制接口。
3.根據權利要求1所述的一種基於WIA-PA無線通信模塊，其特徵在於:所述WIA-PA晶片(I)通過SPI總線與存儲單元(2)連接。
4.根據權利要求1所述的一種基於WIA-PA無線通信模塊，其特徵在於:所述WIA-PA晶片(I)通過SPI總線與收發器單元(3)連接。
5.根據權利要求1所述的一種基於WIA-PA無線通信模塊，其特徵在於:所述收發器單元(3)採用調製解調晶片，具有SPI接口和RF射頻接口。
6.根據權利要求1所述的一種基於WIA-PA無線通信模塊，其特徵在於:所述功率放大單元(4)採用功率放大晶片，其RF射頻輸入接口與收發器單元(3)的RF射頻接口連接，其RF射頻輸出接口與濾波單元(5)的RF射頻輸入接口連接。
7.根據權利要求1所述的一種基於WIA-PA無線通信模塊，其特徵在於:所述濾波單元(5 )採用帶通濾波器，其RF射頻輸出埠用於與天線(6 )連接。
8.根據權利要求1所述的一種基於WIA-PA無線通信模塊，其特徵在於:所述濾波單元(5)採用帶通濾波器，其RF射頻輸出埠用於與TDD功率放大單元(7)連接。
【文檔編號】H04W88/02GK203734656SQ201420054437
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】劉 東, 牛澤田, 張梁, 杜方, 孫金, 宋雲紅 申請人:瀋陽中科奧維科技股份有限公司