一种频段自适应通信的LoRa模组的制作方法

本发明涉及lora通信，特别涉及了一种频段自适应通信的lora模组。

背景技术：

1、lora能够以低功耗实现超远距离无线数据传输。lora模组主要是基于smetech的sx126x、sx127x 芯片或者st的stm32wle系列芯片进行设计。由于设计时不同的工作频段对最佳阻抗要求分布较广，且滤波电路设计及巴伦电路设计带宽较窄，无法一款设计同时满足不同工作频段的要求，比如同时满足eu433、cn470、eu868、au915等频段要求。

2、目前市场上的lora模组都是按照工作频段规格比较窄进行设计，比如eu433、cn470、eu868、au915按照4个频段划分通过4种模组设计实现，或者牺牲射频性能情况下将eu433和cn470频段为一款模组设计，eu868和au915频段为另一款模组设计，这样模组应用商在不同国家/地区使用时，需要制造不同的硬件进行应对，增加制造、型号管控、认证、维护等费用。

3、以上lora模组设计，虽然在射频性能和通信距离等硬件射频性能方面能满足一部分的场景应用，但是由于频段覆盖范围较窄，无法同一个设计同时覆盖各个地区频段要求，比如，模组设计频段是cn470，那该模组只能符合中国频段要求，无法满足欧洲eu868频段或者美国的au915频段要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中同一个lora模组设计不能同时满足不同频段的通信要求的问题，提供了一种频段自适应通信的lora模组，增加了lora模组通信频段覆盖范围，同一个lora模组设计可以支持不同频段要求，同时保证良好的射频性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种频段自适应通信的lora模组，发射链路端电路，将宽频段划分成多个窄频段，对窄频段通道设计相应发射匹配电路和滤波电路，根据通信频段自动切换至对应发射匹配电路，从发射匹配电路切换至天线电路完成信号发射；

4、接收链路端电路，将差分接口变为非差分接口，直接将非差分接口设计为不同频段的接收匹配电路，根据通信频段将接收匹配电路自动切换到天线电路完成信号接收。

5、发射链路端电路通过将宽频段划分成多个窄频段，再通过开关切换到对应频段通道，分别对窄频段进行相应匹配和滤波电路设计，最后通过设计射频开关电路进行切换到天线从而实现模组加大发射频段覆盖范围。接收链路端电路采用非差分电路设计，将差分接口变为非差分接口，去除巴伦电路设计，然后两接口设计成不同频段的匹配电路，最后通过射频开关电路进行切换到天线从而实现模组加大接收频段覆盖范围。单lora模组支持eu433,cn470,eu868,au915全球主流频段，不换模组就能支持各国家或地区要求，同时保证良好的射频性能，发射功率20dbm以上。

6、作为优选，所述发射链路端链路包括lora射频芯片，所述lora射频芯片连接有开关切换电路，所述开关切换电路连接有不同频段的发射匹配电路，所述发射匹配电路连接有射频开关电路，所述射频开关电路连接有天线电路。

7、对不同频段分别进行发射匹配电路设计，再结合开关电路设计，实现发射频段加宽，满足单模组发射支持eu433,cn470,eu868,au915全球主流频段。采用发射链路和接收链路隔开设计，减少通道信号串扰，同时完成良好的阻抗匹配，达到最佳输出功率，搭建带通及低通滤波电路降低谐波功率同时降低发射链路插损，发射功率在频段内最大达20dbm以上。

8、作为优选，所述接收链路端链路包括lora射频芯片，所述lora射频芯片连接有不同频段的接收匹配电路，所述接收匹配电路连接有射频开关电路，所述射频开关电路连接有天线电路。

9、通过将接收电路差分接收变为单端接收电路设计，通过匹配电路实现两个通道接收，分别实现通道接收频段430~510mhz和860~930mhz，再结合开关电路设计，实现接收频段加宽，满足单模组接收支持eu433,cn470,eu868,au915全球主流频段。采用发射和接收链路隔开设计，降低信号通道间串扰及降低接收链路插损，同时通过电阻电容分立器件搭建匹配电路，实现最佳接收阻抗，实现接收灵敏度最优达-137dbm。

10、作为优选，所述发射匹配电路包括430~510mhz的发射匹配电路和860~930mhz发射匹配电路。

11、基于sx1262芯片设计，芯片射频输出管脚rfo通过射频开关电路分别切换到tx_l（430~510低频段通道）和tx_hp（860~930mhz高频段通道）。

12、作为优选，所述接收匹配电路包括430~510mhz的接收匹配电路和860~930mhz频段的接收匹配电路。

13、基于sx1262芯片设计，芯片管脚rfi_n与rfi_p 分别作为430~510mhz频段接收通道和860~930mhz频段接收通道。

14、作为优选，所述430~510mhz的发射匹配电路在中心频率为490mhz时输入阻抗21.8+j*15.5ω，输出阻抗50ω，在430~510mhz通带内插损值小于2db，在0.86~5.1ghz通带内插损值大于35db；所述860~930mhz发射匹配电路在中心频率为915mhz时输入阻抗13.5+j*7.6ω，输出阻抗50ω，在860~930mhz通带内插损值小于2db，在1.72~9.3ghz范围内插损值大于35db。

15、实现430~510mhz的发射匹配电路和860~930mhz的发射匹配电路满足20dbm以上的功率及谐波输出。

16、作为优选，所述430~510mhz的接收匹配电路在中心频率为490mhz时，输入阻抗为114+j*81ω，输出阻抗为50ω，在430~510mhz通带内插损值小于2db；所述860~930mhz频段的接收匹配电路在中心频率为915mhz时，输入阻抗为37+j*67ω，输出阻抗为50ω，在860~930mhz通带内插损值小于2db。

17、作为优选，包括多个lora射频芯片或模组集成，所述多个lora射频芯片或模组通过mcu主控电路进行控制，不同的lora射频芯片或模组在不同频段上进行通信。

18、作为优选，所述天线电路包括相互连接的天线匹配电路以及天线接口，所述天线匹配电路与射频开关电路连接。

19、作为优选，lora模组的外壳采用金属屏蔽罩。

20、减少干扰信号的泄露及外界干扰信号对lora模组内部电路干扰。

21、因此，本发明具有如下有益效果：

22、1、单模组支持eu433,cn470,eu868,au915全球主流频段lora通信，解决了lora模组应用商设备在各国家或地区使用时需要不同模组切换带来制造、型号管控、认证、维护等费用增加的问题，同时增加lora设备通信频谱资源，解决lora设备通信因频谱资源窄带来的网络容量不足、带内干扰严重等问题；

23、2、采用发射链路和接收链路隔开设计，减少通道信号串扰，同时完成良好的阻抗匹配，达到最佳输出功率，搭建带通及低通滤波电路降低谐波功率同时降低发射链路插损；

24、3、支持fsk通信，可以应用于eu433,cn470,eu868,au915全球主流频段的fsk通信；

25、4、发射功率最大达20dbm以上，接收灵敏度达-137dbm，具有高通信链路质量，通信覆盖范围广，同时lora调制技术抗干扰能力强，可以应用于更多较为复杂的环境通信。