一种基于wia-pa无线通信模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于WIA-PA无线通信模块，包括WIA-PA芯片、存储单元、收发器单元、功率放大单元和滤波单元；WIA-PA芯片与存储单元、收发器单元连接；收发器单元与功率放大单元、滤波单元顺序连接。本实用新型能够解决现场电磁环境复杂、多个通信系统共存、造成的传输不稳定、通信成功率低问题；可适用于电磁复杂的环境，传输稳定，通信成功率高。
【专利说明】—种基于WIA-PA无线通信模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于WIA-PA无线通信模块，具体是一种针对短距离无线、低速率通信领域数据传输的无线通信模块。
【背景技术】
[0002]随着物联网的技术的迅速发展，为了加快工业领域信息化建设，实现信息化与工业化的融合。可以支持工业无线网络WIA规范的高性能无线短距离数据传输模块成为物联网领域的迫切需要。数据传输作为物联网系统领域的关键部分，其是否有效与可靠直接影响到企业信息化与工业化的实现，间接影响到企业的生产效率、经济效益。
[0003]目前有关《GB/T26790.1-2011工业无线网络WIA规范第I部分:用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范》的短距离无线、低速率通信领域的数据传输的研究非常之多，但是真正实现高性能，可以直接应用到工业现场的产品即硬件模块却不是很多。
实用新型内容
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种能够解决现场电磁环境复杂、多个通信系统共存、造成的传输不稳定、通信成功率低等问题的无线通信模块。
[0005]本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是:
[0006]一种基于WIA-PA无线通信模块，包括WIA-PA芯片、存储单元、收发器单元、功率放大单元和滤波单元;WIA-PA芯片与存储单元、收发器单元连接；收发器单元与功率放大单元、滤波单元顺序连接。
[0007]所述WIA-PA芯片采用CPU芯片，用于实现WIA-PA无线通信协议栈，该芯片带有串口、SPI接口和IO控制接口。
[0008]所述WIA-PA芯片通过SPI总线与存储单元连接。
[0009]所述WIA-PA芯片通过SPI总线与收发器单元连接。
[0010]所述收发器单元采用调制解调芯片，具有SPI接口和RF射频接口。
[0011]所述功率放大单元采用功率放大芯片,其RF射频输入接口与收发器单元的RF射频接口连接，其RF射频输出接口与滤波单元的RF射频输入接口连接。
[0012]所述滤波单元采用带通滤波器，其RF射频输出端口用于与天线连接。
[0013]所述滤波单元采用带通滤波器，其RF射频输出端口用于与TDD功率放大单元连接。
[0014]本实用新型具有以下有益效果及优点:
[0015]1.本实用新型采用顺序连接的收发器单元、功率放大单元、滤波单元，该部分能够解决现场电磁环境复杂、多个通信系统共存、造成的传输不稳定、通信成功率低问题；可适用于电磁复杂的环境，传输稳定，通信成功率高。
[0016]2.本实用新型能够在现场传输距离较远或者有遮挡的环境中实现稳定的通信。
[0017]3.本实用新型具有扩展控制接口，通过外部的TDD功率放大单元能够有效应用到 对于传输距离或覆盖范围有特殊要求的领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的结构框图一；
[0019]图2是本实用新型的结构框图二。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
[0021]本实用新型具体针对短距离无线、低速率通信领域的数据传输，满足《GB/T26790.1-2011工业无线网络WIA规范第I部分:用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范》，在此硬件基础上实现了 WIA-PA工业无线网络现场设备协议栈软件(简称WIA-PA FD )和WIA-PA工业无线网络路由设备协议栈软件(简称WIA-PARD )。
[0022]如图1和图2所示，本实用新型包括WIA-PA芯片1、存储单元2、收发器单元3、功率放大单元4、滤波单元5、天线6 ；WIA-PA芯片I通过SPI总线和存储单元2连接、WIA-PA芯片I通过SPI总线以及IO控制线和收发器单元3连接，收发器单元3通过射频接口与功率放大单元4连接,功率放大单元4通过射频接口与滤波单元5连接,滤波单元5通过射频接口和天线6连接；外接TDD功率放大单元7 (即TDD射频功率放大器)时，WIA-PA芯片I通过RS232总线和TDD功率放大单元7的RS232接口连接，收发器单元3通过IO控制线与TDD功率放大单元7的开关控制接口连接，滤波器单元5通过射频接口与TDD功率放大单元7的射频接口连接。
[0023]WIA-PA芯片1、收发器单元3、功率放大单元4、滤波单元5为本实用新型的核心部件。WIA-PA芯片为集成WIA-PA工业无线网络现场设备协议栈软件(简称WIA-PA FD)和WIA-PA工业无线网络路由设备协议栈软件(简称WIA-PA RD)的CPU，其实现了 WIA-PA无线通信协议栈，包括应用层、网络层、数据链路层。
[0024]WIA-PA芯片I采用silicon labs公司的型号为EFM32LG230F256的芯片，带有三路串口、两路SPI接口、四路IO控制接口。
[0025]收发器单元用于实现射频信号的收发，使用了 TI公司的CC2520芯片和外部巴伦转换电路，CC2520芯片是基于IEEE802.15.4协议的物理层芯片，巴伦转换电路将CC2520射频输出的差分信号转换为单端50欧姆信号；CC2520的高邻频抑制比的指标是实现本实用新型的多通信系统共存尤其是与2.4GHzffIFI通信系统的共存功能的基础。
[0026]功率放大单元采用RFaxis公司的RFX2401C芯片来实现射频发射和接收信号的放大，射频接口为50欧姆单端信号接口，内部集成了两路射频开关、功率放大器PA，低噪声放大器LNA，很好的实现下行发射信号的功率放大，上行接收信号的放大，实现本实用新型的高发射功率和高接收灵敏度的功能。
[0027]滤波器单元采用2.4GHz的带通滤波器不局限于某个厂家的具体型号，实现对带外信号的滤波，是实现本实用新型除使用2.4GHz通信系统外的多通信系统共存的基础，是实现本实用新型能满足复杂电磁环境应用的基础。
[0028]应用层数据通过RS232总线传输到WIA-PA芯片I进行数据的处理之后，通过与收发器单元3之间的SPI总线的数据通道传输到收发器单元3，经由收发器单元3进行MAC处理、调制、射频信号处理后通过转换电路进入功率放大单元4、滤波单元5发射通路内进行无线发射。
[0029]空间传输来的无线信号通过滤波单元5、功率放大单元4的接收通道以及转换电路后经由收发器单元3进行射频信号处理、解调、MAC处理后，还原成数据流，该数据经由收发器单元3和WIA-PA芯片I的SPI总线数据通道传输到WIA-PA芯片1，进行相关的数据处理后，通过RS232总线交互给用户。
[0030]针对特殊场合大功率需求，WIA-PA芯片I通过RS232总线传输相应的控制数据配合收发器单元3进行信道的切换，收发器单元3的IO控制线控制TDD功率放大单元6进行上下行的切换。数据传输的过程和以上两个步骤一样。
【权利要求】
1.一种基于WIA-PA无线通信模块，其特征在于:包括WIA-PA芯片(I)、存储单元(2)、收发器单元(3)、功率放大单元(4)和滤波单元(5) ；WIA-PA芯片(I)与存储单元(2)、收发器单元(3)连接；收发器单元(3)与功率放大单元(4)、滤波单元(5)顺序连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于WIA-PA无线通信模块，其特征在于:所述WIA-PA芯片(I)采用CPU芯片，用于实现WIA-PA无线通信协议栈，该芯片包括串口、SPI接口和IO控制接口。
3.根据权利要求1所述的一种基于WIA-PA无线通信模块，其特征在于:所述WIA-PA芯片(I)通过SPI总线与存储单元(2)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于WIA-PA无线通信模块，其特征在于:所述WIA-PA芯片(I)通过SPI总线与收发器单元(3)连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于WIA-PA无线通信模块，其特征在于:所述收发器单元(3)采用调制解调芯片，具有SPI接口和RF射频接口。
6.根据权利要求1所述的一种基于WIA-PA无线通信模块，其特征在于:所述功率放大单元(4)采用功率放大芯片，其RF射频输入接口与收发器单元(3)的RF射频接口连接，其RF射频输出接口与滤波单元(5)的RF射频输入接口连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于WIA-PA无线通信模块，其特征在于:所述滤波单元(5 )采用带通滤波器，其RF射频输出端口用于与天线(6 )连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于WIA-PA无线通信模块，其特征在于:所述滤波单元(5)采用带通滤波器，其RF射频输出端口用于与TDD功率放大单元(7)连接。
【文档编号】H04W88/02GK203734656SQ201420054437
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】刘 东, 牛泽田, 张梁, 杜方, 孙金, 宋云红 申请人:沈阳中科奥维科技股份有限公司