一种LoraWan网关模组的制作方法

本实用新型涉及一种lorawan网关模组。

背景技术：

lora技术是由升特公司提出，其将数字扩频、数字信号处理及前向纠错编码等技术融合在一起，适用于长距离、低功耗以及对速率要求不高的应用场景。与传统扩频调制技术相比，lora技术增加了链路预算和对带内干扰的抗干扰能力，扩大了无线通讯链路的通信范围和鲁棒性。

lorawan是一个开放标准，它定义了基于lora芯片的低功耗广域网技术的通信协议。lorawan在数据链路层定义媒体访问控制（mac），由lora联盟维护。lorawan技术具有长距离、大容量、抗干扰、低功耗等优点，被广泛应用于抄表集中器、工业控制集中器、安全警报系统网关、lpwan基础基站场景中。

由于lorawan技术系统构架复杂，尤其是对lorawan网关的性能要求特别高，这样势必造成lorawan网关的开发难度大。又因为射频电路设计难度高、调试复杂、专业人员稀少等，使得无线通信技术行业呈现技术门槛高、研发成本高等问题。为了促进相关企业快速完成lorawan网关研发测试以及项目实施，特提出一种八个通道并行接收正交lora无线信号，支持spi/usb两种总线通信协议，方便集成开发的lorawan网关模组。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种lorawan网关模组。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型公开一种lorawan网关模组，其包有minipcie接口、天线接口、金属屏蔽罩和模组核心电路；

所述模组核心电路包括lora基带处理器，所述lora基带处理器依次连接lora射频前端芯片、匹配电路、功率分配器、带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、低噪放大器、spdt射频开关、spi转usb电路、切换电路和dc-dc电源；其中dc-dc电源由minipcie接口接入5v电源，然后转化为3.3v电源，给其他各部分电路供电。

进一步地，所述的dc-dc电源为单颗芯片构成，其型号为aat2603inj-1-t1。

进一步地，所述的lora基带处理器其芯片型号为升特公司的sx1301，支持八个通道并行接收正交lora无线信号，一个通道下行发送正交lora无线信号；lora基带处理器通过spi接口连接至切换电路，切换电路实现切换spi信号连接至minipcie接口相应引脚或者连接至spi转usb电路。

进一步地，所述切换电路通过若干颗0欧姆电阻焊接不同的焊盘来实现spi切换功能。

进一步地，所述lora基带处理器依次连接第一lora射频前端芯片、匹配电路、第一带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、spdt射频开关、天线接口，整个这些部件构成了无线发送通路。

进一步地，所述天线接口依次连接spdt射频开关、第三带通滤波器、低噪放大器、第二带通滤波器、功率分配器、第一lora射频前端芯片和第二lora射频前端芯片、lora基带处理器，整个这些部件构成了无线接收通路。

进一步地，lorawan网关模组的天线接口包括sma接口和i-pex接口，这两种接口是通用标准天线接口，客户可以根据自身项目需要自由选择。

进一步地，lorawan网关模组的金属屏蔽罩形状为长方体，所述金属屏蔽罩围住整个lorawan网关模组的核心电路，罩厚度为2mm。

本实用新型所达到的有益效果是：

本实用新型的lorawan网关模组，八个通道并行接收正交lora无线信号，支持spi/usb两种总线通信协议。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型控制系统的示意图；

图2是本实用新型金属屏蔽罩的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提出了一种lorawan网关模组，包含有minipcie接口1、天线接口、金属屏蔽罩3、模组核心电路4。

所述lorawan网关模组的模组核心电路包括lora基带处理器，所述lora基带处理器依次连接lora射频前端芯片、匹配电路、功率分配器、带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、低噪放大器、spdt射频开关、spi转usb电路、切换电路和dc-dc电源。其中dc-dc电源由minipcie接口接入5v电源，然后转化为3.3v电源，给其他各部分电路供电。优选的，dc-dc电源为单颗芯片构成，其型号为aat2603inj-1-t1。

lora基带处理器，作为优选，其芯片型号为升特公司的sx1301，支持八个通道并行接收正交lora无线信号，一个通道下行发送正交lora无线信号。lora基带处理器通过spi接口连接至切换电路，切换电路实现切换spi信号连接至minipcie接口相应引脚或者连接至spi转usb电路。

切换电路通过若干颗0欧姆电阻焊接不同的焊盘来实现spi切换功能。例如此时spi信号切换连接至spi转usb电路，信号被转换为usb信号并连接至minipcie相应引脚。用户只需要usb驱动软件实现跟lora基带处理器通信。

lora基带处理器依次连接第一lora射频前端芯片、匹配电路、第一带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、spdt射频开关、天线接口，整个这些部件构成了无线发送通路。按照lorawan协议规范cn470_510standard标准频段划分，发送无线信号频率范围在500mhz~520mhz之间。当用户需要控制lorawan网关模块发送无线信号时，由用户linux主机通过spi/usb总线协议控制lora基带处理器向第一lora射频前端芯片发送500m~520mhz频段无线电模拟信号，第一lora射频前端芯片收到后转换为对应频段的正交lora无线信号。正交lora无线信号传输至匹配电路、第一带通滤波器，对信号进行匹配及滤波，所述匹配电路及第一带通滤波器频率控制在500mhz~520mhz，能够最大程度减少输入无线信号的衰减，保证芯片足够的最低分辨率。同时发射信号保证发射性能的同时，能够最大程度的避免谐波过大的情况。接下来正交lora无线信号传输至功率放大器，信号强度被放大至24±1dbm，以满足长距离的通信要求。再接下来信号传输至低通滤波器，滤除大于52om的杂波。接下来信号传输至spdt射频开关，lora基带处理器根据不同发送和接收状态，更改其连接方式。接下来信号传输至天线被发射出去。

天线接口依次连接spdt射频开关、第三带通滤波器、低噪放大器、带通滤波器2、功率分配器、第一lora射频前端芯片和第二lora射频前端芯片、lora基带处理器，整个这些部件构成了无线接收通路。按照lorawan协议规范cn470_510standard标准频段划分，无线接收信号频率范围在470m~490mhz。

正交lora无线信号通过天线接收，经过spdt射频开关，lora基带处理器根据不同发送和接收状态，更改其连接方式，信号被传输至第三带通滤波器、低噪放大器和第二带通滤波器，滤除470m~490mhz以外的杂波。接下来信号被传输至功率分配器，信号被分配为功率相等的两路，分别传输至第一lora射频前端芯片和第二lora射频前端芯片，正交lora无线信号被转换为无线电模拟信号，传输至lora基带处理器。所述lora基带处理器可以并行处理八个通道接收信号，并将数据信号通过spi/usb发送至用户linux主机。

lorawan网关模组的天线接口包括sma天线接口5和i-pex天线接口6，这两种接口是通用标准天线接口，客户可以根据自身项目需要自由选择。

lorawan网关模组的金属屏蔽罩形状为长方体，所述金属屏蔽罩围住整个lorawan网关模组的核心电路，罩厚度为2mm左右。采用多点焊盘方式同模组焊接完成，使其安装更加简便，更加利于生产加工。在性能上，金属屏蔽罩最大可能性减少了模组在使用过程中外界环境对模组本身的影响，也极大减少了模组射频电路对外界的辐射影响。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。