LoRa信号发生器和LoRa系统的制作方法

lora信号发生器和lora系统
技术领域
1.本实用新型涉及通信技术领域，尤其是涉及一种lora信号发生器和lora系统。


背景技术：

2.远距离无线电(long range radio，lora)是一种低功耗局域网无线通信技术。lora基于扩频技术实现，具有强大的抗干扰能力。lora最大的特点就是在传输速率要求不高、功耗相同的条件下比其它通信技术传输的距离更远，具有兼顾低功耗和远距离传输的特点。lora由于具有上述特点而被广泛应用于物联网中，尤其适用于数据量不大的信息的传输。
3.然而，随着lora的迅速发展，现有的软硬件开发工具和测试仪表并不能完全适应lora的发展。尤其对于lora射频指标的测试来说，缺乏专用的软硬件开发工具和测试仪表，这会影响lora产品的开发测试效率，进而制约lora的发展。
4.目前的lora射频指标测试方法，主要是对一些无源指标进行定量测试，这些无源指标主要包括天线的驻波比(voltage standing wave ratio，vswr)、效率(efficiency)等；而对于整机产品的有源指标(如接收灵敏度，发送功率等)的测试以及室外场测来说，由于缺乏标准的lora信号发生源，并没有配套的专用测试工具和方案实现lora调制参数的配置，需要连接上位机进行lora调制参数的配置，之后生成配置文件并将配置文件保存到通用信号发生器上，这会影响测试效率和测试结果的准确性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种lora信号发生装置和系统，以缓解现有lora射频指标测试方法中存在的测试效率和测试结果的准确性不高的问题。
6.第一方面，本实用新型实施例提供一种lora信号发生器，所述信号发生器包括：人机交互装置和单片机；所述人机交互装置设置于所述信号发生器的壳体外侧，用于与用户交互信息，所述单片机设置于所述壳体内，所述人机交互装置与所述单片机通信连接；所述信号发生器还包括信号接收电路和信号发送电路；所述单片机用于通过所述人机交互装置接收用户的配置指令，向所述信号接收电路和/或所述信号发送电路发送所述配置指令对应的调制指令；所述信号接收电路和/或所述信号发送电路用于接收所述调制指令，将电路参数调整为所述调制指令对应的参数。
7.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种实施方式，其中，所述人机交互装置包括与所述单片机通信连接的显示屏和物理按键；所述显示屏用于显示人机交互信息；所述物理按键用于将按压信号传输至所述单片机。
8.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种实施方式，其中，所述物理按键包括方向控制按键组和参数输入按键组；所述方向控制按键组由多个与不同方向对应的方向控制按键组成；所述参数输入按键组由多个与不同功能对应的参数输入按键组成。
9.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种实施方式，其中，所述人机交互装置包括触摸屏，所述触摸屏用于实现人机交互。
10.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种实施方式，其中，所述信号接收电路包括：依次连接的信号接收器、低噪声放大器、下变频器、模数转换器对和lora解调器；所述低噪声放大器，用于通过所述信号接收器接收被测设备输出的远程lora信号，对所述远程lora信号进行放大，并输出所述远程lora信号对应的放大信号；所述下变频器，用于接收所述放大信号，对所述放大信号进行下变频，并输出所述放大信号对应的同相正交信号；所述模数转换器对，用于接收所述同相正交信号，对所述同相正交信号进行模数转换，并输出所述同相正交信号对应的数字信号；所述lora解调器，用于接收所述数字信号，对所述数字信号进行解调。
11.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种实施方式，其中，所述信号发送电路包括：依次连接的lora调制器、上变频器、功率放大器、信号发送器；所述lora调制器，用于接收所述信号发生器的本地基带信号，对所述本地基带信号进行调制，并输出所述本地基带信号对应的调制信号；上变频器，用于接收所述调制信号，对所述调制信号进行上变频，并输出所述调制信号对应的高频信号；功率放大器，用于接收所述高频信号，对所述高频信号进行功率放大，并通过所述信号发送器输出所述高频信号对应的本地lora信号，以便被测设备接收所述本地lora信号。
12.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种实施方式，其中，所述信号发生器配置有sma接口。
13.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种实施方式，其中，所述信号发生器还包括天线；所述天线通过所述sma接口与所述信号发生器连接；所述天线用于接收被测发射设备和/或被测接收设备输出的远程lora信号，并通过所述sma接口向所述信号发生器发送所述远程lora信号；所述天线还用于接收所述信号发生器通过所述sma接口输出的本地lora信号，并向被测发射设备和/或被测接收设备发送该本地lora信号。
14.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种实施方式，其中，所述信号发生器配置有与所述单片机连接的天线开关。
15.第二方面，本实用新型实施例还提供一种lora系统，包括上述实施例中任一项所述的信号发生器，还包括与所述信号发生器通信连接的目标设备，所述目标设备包括：被测接收设备和/或被测发射设备；所述信号发生器，还用于向所述目标设备发送本地lora信号，根据所述目标设备返回的响应信号生成测试结果；以及接收所述目标设备发送的远程lora信号，根据所述远程lora信号生成测试结果。
16.本实用新型提供的lora信号发生器和lora系统，将用于与用户交互信息的人机交互装置设置于信号发生器的壳体外侧，将与人机交互装置通信连接的单片机设置于壳体内，提高了信号发生器的便携性；信号发生器还包括信号接收电路和信号发送电路，单片机可通过人机交互装置接收用户的配置指令，向信号接收电路和/或信号发送电路发送配置指令对应的调制指令，进而使信号接收电路和/或信号发送电路将电路参数调整为调制指令对应的参数。可通过上述信号发生器快速配置lora信号的参数(如幅度、频段、带宽、扩频等)，为被测设备提供一个可信的标准lora信号源，提高了测试效率和测试结果的准确性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
18.图1为本实用新型实施例提供的一种lora信号发生器的结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例提供的第二种lora信号发生器的结构示意图；
20.图3为本实用新型实施例提供的第二种lora信号发生器的外部示意图；
21.图4为本实用新型实施例提供的第二种lora信号发生器的内部示意图；
22.图5为本实用新型实施例提供的第二种lora信号发生器的内部电路结构图；
23.图6为本实用新型实施例提供的第三种lora信号发生器的结构示意图。
24.图标：1
‑
人机交互装置；11
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显示屏；12
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物理按键；121
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方向控制按键组；122
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参数输入按键组；13
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触摸屏；2
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单片机；3
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信号接收电路；4
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信号发送电路；5
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壳体；6
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sma接口；7
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天线；8
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天线开关；9
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数据采集接口。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
30.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.本实用新型实施例提供第一种lora信号发生器，如图1所示，该信号发生器包括人机交互装置1、单片机2、信号接收电路3和信号发送电路4；人机交互装置1设置于该信号发生器的壳体外侧；单片机2设置于该壳体内；人机交互装置1与单片机2通信连接。人机交互装置1用于与用户交互信息。人机交互装置1可根据实际需要选用物理按键、显示屏等常见部件进行自由组合。
33.当被测设备为接收设备时，单片机2用于通过人机交互装置1接收用户的配置指令，向信号发送电路4发送该配置指令对应的调制指令；信号发送电路4用于接收该调制指令，将电路参数调整为该调制指令对应的参数，以满足不同条件下lora信号的波形要求；上述lora信号发生器可通过信号发送电路4向该被测接收设备输出调制后的本地lora信号；该被测接收设备接收到该本地lora信号后，会向lora信号发生器输出该本地lora信号对应的远程lora信号；lora信号发生器接收到该远程lora信号后，会将该远程lora信号与之前向被测接收设备输出的本地lora信号进行对比，进而得出该被测接收设备接收信号的误码率。
34.当被测设备为发射设备时，该被测发射设备向上述lora信号发生器输出远程lora信号；lora信号发生器可通过信号接收电路3接收该远程lora信号；单片机2用于通过人机交互装置1接收用户的配置指令，向信号接收电路3发送该配置指令对应的调制指令；信号接收电路3用于接收该调制指令，将电路参数调整为该调制指令对应的参数，以满足不同条件下lora信号的波形要求；之后lora信号发生器会向该被测发射设备输出该远程lora信号对应的本地lora信号，并将该本地lora信号与之前接收的被测接收设备输出的远程lora信号进行对比，进而得出该被测发射设备发送信号的误码率。
35.上述参数主要包括中心频率、信号强度、扩频因子(spreading factor)、带宽(bandwidth)、编码速率(coding rate)以及包配置(packet configuration)等，具体可根据实际需要自行选择。
36.在上述第一种lora信号发生器中，将用于与用户交互信息的人机交互装置设置于信号发生器的壳体外侧，将与人机交互装置通信连接的单片机设置于壳体内，提高了信号发生器的便携性；信号发生器还包括信号接收电路和信号发送电路，单片机可通过人机交互装置接收用户的配置指令，向信号接收电路和/或信号发送电路发送配置指令对应的调制指令，进而使信号接收电路和/或信号发送电路将电路参数调整为调制指令对应的参数。可通过上述信号发生器快速配置lora信号的参数(如幅度、频段、带宽、扩频等)，为被测设备提供一个可信的标准lora信号源，提高了测试效率和测试结果的准确性。
37.在上述第一种lora信号发生器的基础上，本实用新型实施例还提供第二种lora信号发生器。如图2所示，该信号发生器包括人机交互装置1、单片机2、信号接收电路3和信号发送电路4；人机交互装置1设置于该信号发生器的壳体外侧；单片机2设置于该壳体内；人机交互装置1包括与上述单片机通信连接的显示屏11和物理按键12。
38.显示屏11用于显示人机交互信息，以便用户通过显示屏11获知参数配置过程和参数配置结果。用户可通过对物理按键12进行按压操作产生按压信号，物理按键12用于将该按压信号传输至单片机2，以便单片机接收用户的配置指令，向信号接收电路3和/或信号发
送电路4发送配置指令对应的调制指令，进而使信号接收电路3和/或信号发送电路4将电路参数调整为调制指令对应的参数。
39.为了进一步便于用户配置不同参数，对上述物理按键的布局方式进行优化。上述物理按键还可以包括方向控制按键组和参数输入按键组；该方向控制按键组由多个与不同方向对应的方向控制按键组成；该参数输入按键组由多个与不同功能对应的参数输入按键组成。
40.以图3为例，在图3中，该信号发生器的壳体5前侧设置有与上、下、左、右四个方向分别对应的方向控制按键，这四个方向控制按键共同组成了方向控制按键组121；该信号发生器的壳体5前侧于方向控制按键组121下方设置有12个参数输入按键，其中包括9个带数字字样的按键、一个带“del”字样的按键和一个带“ok”字样的按键，这12个参数输入按键共同组成了参数输入按键组122。
41.为了实现通讯，上述信号发生器配置有sma接口。该sma接口能够满足不同测试环境的需要。
42.在进行室内传导测试时，该sma接口可用来连接通讯电线，进而实现信号发生器与被测设备(发射设备和/或接收设备)进行有线信号的传输。
43.在进行场测时，该sma接口可用来连接天线，进而实现信号发生器与附近被测设备(发射设备和/或接收设备)进行无线信号的传输。
44.当被测设备为接收设备时，信号发生器可通过天线向该被测接收设备输出调制后的本地lora信号，之后信号发生器还可通过天线接收被测接收设备输出的该本地lora信号对应的远程lora信号，进而完成对该被测接收设备性能的测试。
45.当被测设备为发射设备时，信号发生器可通过天线接收被测发射设备输出的远程lora信号，之后信号发生器还可通过天线向该被测发射设备输出该远程lora信号对应的本地lora信号，进而完成对该被测发射设备性能的测试。
46.以图3为例，在图3中，sma接口6位于该信号发生器的壳体5顶部，天线7与sma接口6固定连接，且天线7下端的形状与sma接口6的形状适配。
47.在上述信号发生器通过sma接口装配有天线的基础上，上述信号发生器还可以配置有与上述单片机连接的天线开关，用于控制天线的启动和关闭。
48.以图3为例，在图3中，天线开关8位于该信号发生器的壳体5右侧，且将天线开关8设置成在竖直方向上具有两个档位的拨键；其中一个档位带有“off”字样，代表关闭天线；另一个档位带有“on”字样，代表启动天线。
49.为了便于采集上述信号发生器中的参数配置数据，上述信号发生器还可以包括数据采集接口。
50.以图3为例，在图3中，数据采集接口9位于该信号发生器的壳体5右侧。数据采集接口9可根据实际需要选择为常见接口(如通用usb接口等)。
51.在使用上述信号发生器的过程中，通过上述信号接收电路接收被测设备向上述lora信号发生器发送的远程lora信号(为模拟信号)，并将该远程lora信号进一步转化成本地的数字信号，以便信号发生器进行相应的电路参数配置，进而完成后续的测试工作。
52.基于此，如图4所示，上述信号接收电路包括：依次连接的信号接收器、低噪声放大器、下变频器、模数转换器对(由两个模数转换器组成)和lora解调器。为了便于描述，在图4
中，用rx代表信号接收器，用mixer代表下变频器，用adc代表模数转换器对。
53.低噪声放大器，用于通过信号接收器接收被测设备输出的远程lora信号，对该远程lora信号进行放大，并输出该远程lora信号对应的放大信号。下变频器，用于接收该放大信号，对该放大信号进行下变频，并输出该放大信号对应的同相正交信号。模数转换器对，用于接收该同相正交信号(i/q)，对该同相正交信号进行模数转换，并输出该同相正交信号对应的数字信号。lora解调器，用于接收该数字信号，对该数字信号进行解调。
54.在使用上述信号发生器的过程中，该信号发生器会产生一个本地基带信号(为数字信号)，需要通过上述信号发送电路将该本地基带信号进一步转化成本地lora信号，并输出该本地lora信号，以便被测设备接收该本地lora信号，以完成后续的测试工作。
55.基于此，如图4所示，上述信号发送电路包括：依次连接的lora调制器、上变频器、功率放大器、信号发送器。为了便于描述，在图4中，用lo代表上变频器，用pa代表功率放大器，用tx代表信号发送器。
56.lora调制器，用于接收该信号发生器的本地基带信号，对该本地基带信号进行调制，并输出该本地基带信号对应的调制信号。上变频器，用于接收该调制信号，对该调制信号进行上变频，并输出该调制信号对应的高频信号。功率放大器，用于接收该高频信号，对该高频信号进行功率放大，并通过该信号发送器输出该高频信号对应的本地lora信号，以便被测接收设备接收该本地lora信号。
57.上述第二种lora信号发生器的内部电路结构具体可参见图5所示，对此不再赘述。
58.在上述第二种lora信号发生器中，将用于与用户交互信息的人机交互装置设置于信号发生器的壳体外侧，将单片机设置于壳体内，提高了信号发生器的便携性；信号发生器还包括信号接收电路和信号发送电路，人机交互装置包括与单片机通信连接的显示屏和物理按键，通过物理按键将按压信号传输至单片机，以便单片机接收用户的配置指令并向信号接收电路和/或信号发送电路发送配置指令对应的调制指令，进而使信号接收电路和/或信号发送电路将电路参数调整为调制指令对应的参数。可通过上述信号发生器快速配置lora信号的参数(如幅度、频段、带宽、扩频等)，为被测设备提供一个可信的标准lora信号源，提高了测试效率和测试结果的准确性。此外，上述信号发生器配置有sma接口，可满足有线信号和无线信号的不同测试条件，对不同测试环境具有较好的普适性。
59.在上述第一种lora信号发生器的基础上，本实用新型实施例还提供第三种lora信号发生器。如图6所示，该信号发生器包括人机交互装置1、单片机2、信号接收电路3和信号发送电路4；人机交互装置1设置于该信号发生器的壳体外侧；单片机2设置于该壳体内；人机交互装置1包括与上述单片机2通信连接的触摸屏13。
60.触摸屏13用于实现人机交互。用户可通过对触摸屏13进行触摸操作，以便单片机通过触摸屏13接收用户的配置指令，向信号接收电路和/或信号发送电路发送配置指令对应的调制指令，进而使信号接收电路和/或信号发送电路将电路参数调整为调制指令对应的参数。用户可通过触摸屏13的显示功能获知参数配置过程和参数配置结果。
61.在上述第三种lora信号发生器中，人机交互装置包括与单片机通信连接的触摸屏，单片机通过触摸屏接收用户的配置指令并向信号接收电路和/或信号发送电路发送配置指令对应的调制指令，进而使信号接收电路和/或信号发送电路将电路参数调整为调制指令对应的参数。可通过上述信号发生器快速配置lora信号的参数(如幅度、频段、带宽、扩
频等)，为被测设备提供一个可信的标准lora信号源，提高了测试效率和测试结果的准确性。此外，上述信号发生器配置有sma接口，可满足有线信号和无线信号的不同测试条件，对不同测试环境具有较好的普适性。
62.本实用新型实施例还提供一种lora系统，该系统包括上述实施例中提供的任一种信号发生器以及与该信号发生器通信连接的目标设备，目标设备包括：被测接收设备和/或被测发射设备。
63.信号发生器，用于向目标设备发送本地lora信号，根据该目标设备返回的响应信号(与该本地lora信号对应)生成测试结果；以及接收目标设备发送的远程lora信号，根据该远程lora信号生成测试结果。
64.上述系统的具体工作过程以及所产生的效果与上述实施例中提供的信号发生器的对应内容类似，在此不再赘述。
65.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。