無線通信節點的製作方法
2023-04-26 11:00:56 2
專利名稱：無線通信節點的製作方法
技術領域：
本發明實施例涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種無線通信節點。
背景技術：
紫蜂Zigbee是一種新興的近距離、低複雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線網絡技術。Zigbee主要用於近距離無線連接，它依據美國電氣和電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers,簡稱 IEEE) 802. 15. 4標準,在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數據從一個節點傳到另一個節點，所以通信效率非常高。由於器件特性，Zigbee節點中的功率模塊，如Zigbee晶片，在高溫下輸出功率會下降，低溫下輸出功率會上升，若要保證常溫下的輸出功率能滿足目標功率的要求，則在低溫下輸出功率很容易超 過目標功率，導致不符合設計要求。為了降低溫度對Zigbee節點功率的影響，一種現有的解決方案是加入溫度補償，即通過溫度檢測，根據檢測到的溫度值查詢溫度與功率補償的對應表得到功率補償值，然後對功率進行補償。還有一種解決方案是加入功率檢測與控制，即通過校準得到耦合功率與真實輸出功率的關係，在正常工作時對耦合功率進行檢測，根據測得的耦合功率得到對應的真實輸出功率，將真實輸出功率與目標功率比較作為功率調整的依據。在實現本發明的過程中，發明人發現除了 Zigbee節點，其他無線通信節點，如無線保真度(Wireless Fidelity,簡稱WiFi)節點、藍牙(Bluetooth,簡稱BT)節點等,也存在上述溫度影響輸出功率(也稱為功率隨溫度漂移)的問題，且現有的解決方案實現複雜、成本高。
發明內容
本發明實施例提供一種無線通信節點，用以提供一種降低溫度對輸出功率的影響的解決方案。本發明實施例提供的一種無線通信節點，包括無線通信模塊，第一衰減網絡和天線；所述第一衰減網絡，設置在所述無線通信模塊的輸出端與所述天線之間；所述天線的輸入功率在目標功率範圍內。本發明實施例採用在無線通信模塊和天線之前設置衰減網絡的技術手段，使得無線通信模塊的輸出功率可以設置得比沒有衰減網絡的情況下大，而無線通信模塊的輸出功率越大其受溫度影響越小，相應地，無線通信節點的總輸出功率受溫度的影響也越小，因此，本發明實施例可以降低溫度對輸出功率的影響。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例提供的一種無線通信節點的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的又一種無線通信節點的結構示意圖；圖3為本發明實施例提供的又一種無線通信節點的結構示意圖；圖4為本發明實施例提供的又一種無線通信節點的結構示意圖；圖5為本發明實施例的一種應用場景的示意圖；圖6為本發明實施例的又一種應用場景的示意圖； 圖7為本發明實施例的再一種應用場景的示意圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。圖I為本發明實施例提供的一種無線通信節點的結構示意圖。如圖3所示，無線通信節點包括無線通信模塊31，第一衰減網絡32和天線33 ；第一衰減網絡32設置在無線通信模塊31和天線33之間；天線33的輸入功率在目標功率範圍內。無線通信模塊31、第一衰減網絡32和天線33構成了無線通信節點的發射通道。需要說明的是，在發射通道上，天線33之前，還可以包括用於切換天線33發射與接收功能的天線切換開關Switch。具體地，無線通信模塊31可以是Zigbee晶片、WiFi晶片、BT晶片等具有無線通信功能的模塊，對應地，無線通信節點可以稱為Zigbee節點、WiFi節點、BT節點。第一衰減網絡32可以是電阻網絡、陷波網絡、衰減器等能夠有效減小功率的網絡或器件。天線33的輸入功率也就是所述無線通信節點的總輸出功率。在實現本發明的過程中，發明人通過實驗發現無線通信模塊的輸出功率越大，其輸出功率受溫度的影響越小，也就是說，無線通信模塊的輸出功率在飽和狀態下，功率受溫度影響最小。通常，可以通過軟體配置無線通信模塊31的輸出功率(也稱為發射功率)。在本發明的一個可選的實施例中，可以根據目標功率範圍和無線通信模塊31的輸出功率調整第一衰減網絡32的器件參數配置第一衰減網絡32的衰減值，以使無線通信模塊31的輸出功率經第一衰減網絡32衰減後在目標功率範圍內。舉例來說，假設無線通信模塊31的輸出功率為Pchip，目標功率範圍為{Paim}，第一衰減網絡32的衰減值為Al，則應滿足Pchip-Al G {Paim}。可以看出，為達到同樣的目標功率，第一衰減網絡32的衰減值越大時，無線通信模塊31的輸出功率可以相應地提高。進一步地，通過調整第一衰減網絡32的器件參數，配置第一衰減網絡32的衰減值以提高無線通信模塊31的輸出功率。優選地，配置無線通信模塊31的輸出功率飽和，即無線通信模塊31工作在最大輸出功率狀態下。
進一步地，調整第一衰減網絡32的器件參數，以使無線通信模塊31的輸出功率飽和或接近飽和時，天線33的輸入功率達到所述目標功率的最大值，這樣，在無線通信模塊31的輸出功率減小時，也可以儘量保證天線33的輸入功率在所述目標功率範圍內。其中，無線通信模塊31的輸出功率為多少是接近飽和，可以由設計人員根據經驗值來確定。舉例來說，無線通信模塊31的最大輸出功率為10分貝毫瓦dBm，則當無線通信模塊31的輸出功率大於9dBm時，即可認為無線通信模塊31的輸出功率接近飽和。進一步地，由於無線通信模塊31和天線33均為射頻器件，各自的電氣特性可能不匹配，還可以在無線通信模塊31和天線33之間加入匹配網絡，以使得無線電信號傳輸的損耗和失真最小。對應地，該節點還可以包括第一匹配網絡，設置在無線通信模塊31和天線33之間，用於對無線通信模塊31和天線33的電氣特性進行匹配。若天線33之前還包括Switch，則第一匹配網絡可以設置在無線通信模塊31和Switch之間，用於對無線通信模塊31和Switch的電氣特性進行匹配。另外，還可以在Switch和天線33之間再設置一個匹配網絡，用於對Switch和天線33的電氣特性進行匹配。具體地，第一匹配網絡由電容、電感等器件組成。通常，匹配網絡和衰減網絡在發射通道中的位置順序可以互換。具體地，衰減網絡32的輸出端通過所述第一匹配網絡與天線33或Switch連接，或無線通信模塊31的輸出端通過所述第一匹配網絡與衰減網絡32連接。圖2為本發明實施例提供的又一種無線通信節點的結構示意圖。如圖2所示，在圖I所示實施例的基礎上，無線通信節點還包括PA34，設置在第一衰減網絡32與天線33之間；第一衰減網絡32的輸出功率不大於PA34的最大輸入功率。具體地，第一衰減網絡32的輸出功率為對無線通信模塊31的輸出功率進行衰減後的功率。假設無線通信模塊31的輸出功率為Pchip，目標功率範圍為{Paim}，第一衰減網絡32的衰減值為Al，PA34的最大輸入功率為Pin，PA34的增益為G，PA34的最大輸出功率為Pout，則經過第一衰減網絡32的輸出功率為Pchip-Al，Pchip-Al ( Pin。同時，為了滿足目標功率的要求，若PA34的輸出功率未飽和，即PA34的輸出功率為Pchip-Al+G < Pout,則天線33的輸入功率也為Pchip-Al+G，且Pchip-Al+G G {Paim};若PA34的輸出功率飽和，即Pchip-Al+G ^ Pout,則天線33的輸入功率為Pout,且Pout G {Paim}。可以看出，在PA34的輸出功率未飽和的情況下，為達到同樣的目標功率，第一衰減網絡32的衰減值越大時，無線通信模塊31的輸出功率可以相應地提高。進一步地，通過調整第一衰減網絡32的器件參數，配置第一衰減網絡32的衰減值以提高無線通信模塊31的輸出功率。優選地，配置無線通信模塊31的輸出功率飽和，即無線通信模塊31工作在最大輸出功率狀態下。由於PA的輸出功率也會受溫度影響，一般來說，PA的增益越大，受溫度影響也越大，並且PA的輸出功率和無線通信模塊的輸出功率兩者受溫度的影響通常是疊加而非抵消，導致無線通信節點的總輸出功率在高低溫狀態下的變化很大。在實現本發明的過程中，發明人通過實驗發現PA的輸出功率越大,其輸出功率受溫度的影響越小，即，PA的輸出功率在飽和狀態下，受溫度影響最小。
假設PA34的最大輸出功率為Pout，則在滿足Pchip-Al+G ^ Pout的情況下，PA34的輸出功率飽和。可以看出，第一衰減網絡32的衰減值越小，PA34的輸出功率越接近飽和。進一步地，通過調整第一衰減網絡32的器件參數，配置第一衰減網絡32的衰減值以提高PA34的輸出功率。優選地，配置PA34的輸出功率飽和，即使PA34的輸出功率為PA34的最大輸出功率。進一步地，調整第一衰減網絡32的器件參數，以使無線通信模塊31的輸出功率飽和或接近飽和時，天線33的輸入功率達到所述目標功率的最大值,或者,使PA34的輸出功率飽和或接近飽和時，天線33的輸入功率達到所述目標功率的最大值，這樣，在無線通信模塊31或PA34的輸出功率減小時，也可以儘量保證天線33的輸入功率在所述目標功率範圍內。可選地，調整第一衰減網絡32的器件參數，以使無線通信模塊31和PA34的輸出功率均飽和或接近飽和時,天線33的輸入功率達到所述目標功率的最大值。其中,PA34的輸出功率為多少是接近飽和，可以由設計人員根據經驗值來確定。舉例來說，PA34的最大輸出功率為20dBm，則當PA34的輸出功率大於19dBm時，即可認為PA34的輸出功率接近飽和。
進一步地，由於無線通信模塊31、PA34和天線33均為射頻器件，各自的電氣特性可能不匹配，還可以在無線通信模塊31和PA34之間，以及PA34和天線33之間加入匹配網絡，以使得無線電信號傳輸的損耗和失真最小。對應地，該節點還可以包括第二匹配網絡，設置在無線通信模塊31和PA34之間，用於對無線通信模塊31和PA34的電氣特性進行匹配；第三匹配網絡，設置在PA34和天線33之間，用於對PA34和天線33的電氣特性進行匹配。具體地，第二匹配網絡、第三匹配網絡均由電容、電感等器件組成。通常，匹配網絡和衰減網絡在發射通道中的位置順序可以互換。具體地，第一衰減網絡32的輸出端通過所述第二匹配網絡與PA34連接，或無線通信模塊31的輸出端通過所述第二匹配網絡與第一衰減網絡32連接；PA34通過所述第三匹配網絡與天線33連接。若天線33之前還包括Switch，則第三匹配網絡可以設置在PA34和Switch之間，用於對PA34和Switch的電氣特性進行匹配。另外，還可以在Switch和天線33之間再設置一個匹配網絡，用於對Switch和天線33的電氣特性進行匹配。圖3為本發明實施例提供的又一種無線通信節點的結構示意圖。如圖3所示，在圖2所示實施例的基礎上，無線通信節點還包括第二衰減網絡35，設置在PA34和天線33之間。假設無線通信模塊31的輸出功率為Pchip，目標功率範圍為{Paim}，第一衰減網絡32的衰減值為Al，第二衰減網絡35的衰減值為A2，PA34的最大輸入功率為Pin，PA34的增益為G，PA34的最大輸出功率為Pout，為了滿足PA34的最大輸入功率要求，則應滿足=Pchip-Al彡Pin。同時，為了滿足目標功率的要求，若PA34的輸出功率未飽和，即PA34的輸出功率為Pchip-Al+G < Pout,則天線33的輸入功率為Pchip_Al+G_A2，且Pchip-Al+G-A2 G {Paim};若 PA34 的輸出功率飽和，即 Pchip-Al+G 彡 Pout,此時 PA34的輸出功率為Pout，第二衰減網絡35衰減後的功率為Pout-A2，即天線33的輸入功率為Pout_A2，且 Pout_A2 G {Paim}。可以看出，在PA34的輸出功率未飽和的情況下，為達到同樣的目標功率，第一衰減網絡32的衰減值越大時，無線通信模塊31的輸出功率可以相應地提高。進一步地，通過調整第一衰減網絡32的器件參數，配置第一衰減網絡32的衰減值以提高無線通信模塊31的輸出功率。優選地，配置無線通信模塊31的輸出功率飽和，即無線通信模塊31工作在最大輸出功率狀態下。另外還可以看出，在PA34的輸出功率未飽和的情況下，為達到同樣的目標功率，第二衰減網絡35的衰減值越大時，PA34的輸出功率可以相應地提高，相應地，無線通信模塊31的輸出功率也可以提高。進一步地，通過調整第二衰減網絡35的器件參數，配置第二衰減網絡35的衰減值以提高無線通信模塊31和PA34的輸出功率。優選地，配置PA的輸出功率飽和，即使PA34的輸出功率為PA34的最大輸出功率。進一步地，調整第一衰減網絡32的器件參數，以使無線通信模塊31的輸出功率飽和或接近飽和時，天線33的輸入功率達到所述目標功率的最大值,或者,使PA34的輸出功率飽和或接近飽和時，天線33的輸入功率達到所述目標功率的最大值，這樣，在無線通信模塊31或PA34的輸出功率減小時，也可以儘量保證天線33的輸入功率在所述目標功率範圍內。可選地，調整第一衰減網絡32的器件參數，以使無線通信模塊31和PA34的輸出功 率均飽和或接近飽和時，天線33的輸入功率達到所述目標功率的最大值。進一步地，由於無線通信模塊31、PA34和天線33均為射頻器件，各自的電氣特性可能不匹配，還可以在無線通信模塊31和PA34之間，以及PA34和天線33之間加入匹配網絡，以使得無線電信號傳輸的損耗和失真最小。對應地，該節點還可以包括第二匹配網絡，設置在無線通信模塊31和PA34之間，用於對無線通信模塊31和PA34的電氣特性進行匹配；第三匹配網絡，設置在PA34和天線33之間，用於對PA34和天線33的電氣特性進行匹配。具體地，第二匹配網絡、第三匹配網絡均由電容、電感等器件組成。通常，匹配網絡和衰減網絡在發射通道中的位置順序可以互換。具體地，第一衰減網絡32的輸出端通過所述第二匹配網絡與PA34連接，或無線通信模塊31的輸出端通過所述第二匹配網絡與第一衰減網絡32連接；PA34通過所述第三匹配網絡與第二衰減網絡35連接，或第二衰減網路35通過所述第三匹配網絡與天線33連接。若天線33之前還包括Switch，則第三匹配網絡可以設置在PA34和Switch之間，用於對PA34和Switch的電氣特性進行匹配。另外，還可以在Switch和天線33之間再設置一個匹配網絡，用於對Switch和天線33的電氣特性進行匹配。圖4為本發明實施例提供的又一種無線通信節點的結構示意圖。如圖4所示，在圖I所示實施例的基礎上，所述無線通信節點還可以包括PA34，設置在無線通信模塊31的輸出端和第一衰減網絡32之間，無線通信模塊31的輸出功率不大於PA34的最大輸入功率。假設無線通信模塊31的輸出功率為Pchip，目標功率範圍為{Paim}，第一衰減網絡32的衰減值為Al，PA34的最大輸入功率為Pin，PA34的增益為G，PA34的最大輸出功率為Pout，為了滿足PA34的最大輸入功率要求，則應滿足Pchip ( Pin。為了滿足目標功率的要求，若PA34的輸出功率未飽和，即PA34的輸出功率Pchip+G MAX {Paim}，當PA的輸出不飽和時，即、A > MaxPchip-Pout+G時，調整衰減網絡的衰減值A滿足A = MaxPchip-MAX{Paim} +G,貝丨J當Zigbee晶片的輸出功率飽和且PA的輸出不飽和時，在Switch處得到目標功率最大值MAX {Paim}。即使Switch處無需獲得目標功率最大值MAX {Paim}，圖5所示場景中Zigbee晶片和PA的輸出功率也可以比沒有衰減網絡的情況下大，因此，減小了 Zigbee節點的輸出功率(即Switch處的功率)受溫度的影響。圖6為本發明實施例的又一種應用場景的示意圖。如圖6所示，PA的最大輸出功率為Pout，目標功率範圍為{Paim}，其中最大值為Max {Paim}，衰減網絡的衰減值為A，調整衰減網絡的衰減值A滿足A = Pout-Max {Paim}，則當PA的輸出功率飽和，即以最大功率Pout輸出時，在Switch處得到目標功率最大值Max {Paim}。若Zigbee晶片的最大輸出功率不會導致PA的輸入飽和，即Zigbee晶片的最大輸出功率不大於PA的最大輸入功率,則Zigbee晶片也可以以最大輸出功率輸出。舉例來說，PA的最大輸出功率為25dbm，PA的增益為20dbm,PA的最大輸入功率為IOdbm,則只要Zigbee晶片的最大輸出功率在5dbm和IOdbm之間，就可以是Zigbee晶片工作在最大輸出功率時，PA的輸出功率也飽和。即使Switch處無需獲得目標功率最大值MAX {Paim}，圖6所示場景中Zigbee晶片和PA的輸出功率也可以比沒有衰減網絡的情況下大，因此，減小了 Zigbee節點的輸出功率受溫度的影響。圖7為本發明實施例的再一種應用場景的示意圖。如圖7所示，Zigbee晶片的最大輸出功率為MaxPchip，衰減網絡I的衰減值為Al，PA的增益為G，PA的最大輸出功率為Pout，PA的最大輸入功率為Pin，衰減網絡2的衰減值為A2，目標功率範圍為{Paim}，其中最大值為Max{Paim}，調整衰減網絡I的衰減值Al滿足Al彡MaxPchip-Pin,且Al ^ MaxPchip-(Pout-G)，調整衰減網絡 2 的衰減值 A2 滿足A2 = Pout-Max{Paim}，貝丨JZigbee晶片和PA以最大功率輸出時，在Switch處得到目標功率最大值Max {Paim}。即使Switch處無需獲得目標功率最大值MAX {Paim}，圖7所示場景中Zigbee晶片和PA的輸出功率也可以比沒有衰減網絡的情況下大，因此，減小了 Zigbee節點的輸出功率受溫度的影響。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替 換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
權利要求
1.一種無線通信節點，其特徵在於，包括 無線通信模塊，第一衰減網絡和天線； 所述第一衰減網絡，設置在所述無線通信模塊的輸出端與所述天線之間；所述天線的輸入功率在目標功率範圍內。
2.根據權利要求I所述的節點，其特徵在於，所述第一衰減網絡的衰減值被配置以提高所述無線通信模塊的輸出功率。
3.根據權利要求2所述的節點，其特徵在於，所述無線通信模塊的輸出功率飽和。
4.根據權利要求3所述的節點，其特徵在於，所述天線的輸入功率為所述目標功率的最大值。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的節點，其特徵在於，還包括 第一匹配網絡，設置在所述無線通信模塊的輸出端和所述天線之間。
6.根據權利要求I所述的節點，其特徵在於，還包括 功率放大器，設置在所述第一衰減網絡與所述天線之間； 所述第一衰減網絡的輸出功率不大於所述功率放大器的最大輸入功率。
7.根據權利要求6所述的節點，其特徵在於，所述第一衰減網絡的衰減值被配置以提高所述無線通信模塊或所述功率放大器的輸出功率。
8.根據權利要求6或7節點，其特徵在於，還包括 第二衰減網絡，設置在所述功率放大器和所述天線之間。
9.根據權利要求8所述的節點，其特徵在於，所述第二衰減網絡的衰減值被配置以提高所述無線通信模塊和功率放大器的輸出功率。
10.根據權利要求I所述的節點，其特徵在於，還包括 功率放大器，設置在所述無線通信模塊的輸出端和所述第一衰減網絡之間，所述無線通信模塊的輸出功率不大於所述功率放大器的最大輸入功率。
11.根據權利要求10所述的節點，其特徵在於，所述第一衰減網絡的衰減值被配置以提高所述無線通信模塊和功率放大器的輸出功率。
12.根據權利要求7、9、11所述的節點，其特徵在於，所述無線通信模塊的輸出功率飽和。
13.根據權利要求7、9、11或12所述的節點，其特徵在於，所述功率放大器的輸出功率飽和。
14.根據權利要求12或13所述的節點，其特徵在於，所述天線的輸入功率為所述目標功率的最大值。
15.根據權利要求6-14中任一項所述的節點，其特徵在於，還包括 第二匹配網絡，設置在所述無線通信模塊的輸出端和所述功率放大器之間； 第三匹配網絡，設置在所述功率放大器和所述天線之間。
16.根據權利要求1-15中任一項所述的節點，其特徵在於，所述無線通信模塊為紫蜂Zigbee晶片、無線保真度WiFi晶片或藍牙BT晶片。
全文摘要
本發明實施例提供一種無線通信節點，包括無線通信模塊，第一衰減網絡和天線；所述第一衰減網絡，設置在所述無線通信模塊的輸出端與所述天線之間；所述天線的輸入功率在目標功率範圍內。本發明實施例在無線通信模塊和天線之前設置衰減網絡的技術手段，使得無線通信模塊的輸出功率可以設置得比沒有衰減網絡的情況下大，因此可以降低溫度對輸出功率的影響，且方案實現上僅需加入衰減網絡並做些簡單的器件參數調整，實現簡單、成本低。
文檔編號H04B1/40GK102714516SQ201280000182
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者彭勇, 景豐華 申請人:華為終端有限公司