一种基于射频芯片的无线射频透传模块

技术领域

本发明涉及无线射频技术领域，具体是一种基于射频芯片的无线射频透传模块。

背景技术

无线射频是20世纪90年代兴起的一种非接触式的自动识别技术。射频技术相对于传统的磁卡及IC卡技术具有非接触、阅读速度快、无磨损等特点。无线射频技术在阅读器和射频卡之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。与传统的条形码、磁卡及IC卡相比，射频卡具有非接触、阅读速度快、不受环境影响、寿命长、便于使用的特点和具有防冲突功能，能同时处理多张卡片。

无线射频技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。这种技术的优点是部分产品无需重新布线，利用点对点的射频技术，实现对家电和灯光的控制，安装设备都比较方便，主要应用于实现对某些特定电器或灯光的控制。

无线射频技术应用广泛，在实际应用中对功耗、抗干扰都提出了很高的要求，尤其在一些特定领域，如电表、热量表应用。工作环境会有大功率电磁波干扰，自身供电还会有大电流冲击，外部还可能存在建筑物等干扰。

CC1100是一款低成本单片UHF收发器，为低功耗无线应用而设计，具有功耗低、体积小、使用简单、操作灵活等特点。电路主要设定为在315MHz、433MHz、868MHz和915MHz的ISM(工业，科学和医学)和SRD(短距离设备)频率波段，也可以容易地设置为3OO～348MHz、400～464MHz和8OO～928MHz的其他频率。

CC1100集成了一个高度可配置的调制格式，其数据传输率最高可达500kbps。通过开启集成在调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。在发射状态下，其发射功率可编程调节，其最大发射功率达到10dbm。

当前实际应用中，无线射频透传模块的抗干扰能力较差，容易受到干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于射频芯片的无线射频透传模块，其采用A71X29芯片结合双向低频滤波器，增加了传输距离和抗干扰性，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于射频芯片的无线射频透传模块，所述无线射频透传模块包括低频滤波器、无线收发模块、数据输入电路、数据输出电路、抗干扰接地电路和信号增强电路，所述低频滤波器分别连接数据输入电路的信号输入端和数据输出电路的信号输出端，无线收发模块分别连接数据输入电路的信号输出端和数据输出电路的信号输入端，数据输入电路还连接有抗干扰接地电路，数据输出电路还连接有信号增强电路。

作为本发明的进一步技术方案：所述低频滤波器上连接有信号收发天线。

作为本发明的进一步技术方案：所述低频滤波器包括电感L4、电感L5、电容C17、电容C18、和电容C8，所述电感L4的一端连接电容C17的一端和信号收发天线J1,电感L4的另一端连接电容C18的一端和电感L5的一端，电感L5的另一端连接电容C8的一端，电容C17的另一端接地，电容C18的另一端接地，电容C8的另一端接地。

作为本发明的进一步技术方案：所述数据输入电路包括电容C12和电容C3，电容C12的一端连接电容C8的一端和电感L5的另一端，电容C12的另一端连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接无线收发模块。

作为本发明的进一步技术方案：所述抗干扰接地电路包括电感L1，电感L1的一端连接电容C3的一端和电容C12的另一端，电感L1的另一端接地。

作为本发明的进一步技术方案：所述数据输出电路包括电感L7和电容C13，电容C13的一端连接电容C8的一端和电感L5的另一端，电容C13的另一端连接电感L7的一端，电感L7的另一端连接无线收发模块。

作为本发明的进一步技术方案：所述信号增强电路包括电容C10，电容C10的一端连接电感L7的另一端和电感L2的一端，电容C10的另一端接地。

作为本发明的进一步技术方案：所述无线收发模块包括芯片U1、晶振Y1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C11、电容C14、电容C15、电阻R1、电感L2、电感L3、电容C9、电容C16和电容C19，所述芯片U1的脚23连接电容C2的一端，电容C2的另一端接地，芯片U1的脚22连接电容C5的一端，电容C5的另一端接地，芯片U1的脚24连接电容C4的一端，电容C4的另一端接地，芯片U1的脚1连接电容C14的一端，电容C14的另一端接地，芯片U1的脚18连接芯片U1的脚17和电容C11的一端，电容C11的另一端接地，芯片U1的脚13接地，芯片U1的脚6连接电容C6的一端，电容C6的另一端接地，芯片U1的脚3连接电容C3的另一端，芯片U1的脚4连接电感L7的另一端，芯片U1的脚5连接电感L3的一端，电感L3的另一端连接电感L2的另一端、电容C9的一端和电容C19的一端，电容C9的另一端接地，电容C19的另一端接地，芯片U1的脚7连接电感L6的一端，电感L6的另一端连接芯片U1的脚8，芯片U1的脚9连接电容C15的一端和电阻R1的一端，电容C15的另一端接地，电阻R1的另一端连接电容C15的一端，电容C15的另一端接地，芯片U1的脚10连接电容C7的一端，电容C7的另一端接地，芯片U1的脚11连接晶振Y1的一端，晶振Y1的另一端连接芯片U1的脚12，芯片U1的脚2接地，芯片U1的脚19、20、21均连接接口电路，芯片U1的型号为A71X29。

作为本发明的进一步技术方案：还包括接口电路，接口电路包括接线排J1和电容C1，接线排J1的接口1连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地，接线排J1的接口接地，接线排J1的接口3连接芯片U1的脚21，接线排J1的接口4连接芯片U1的脚20，接线排J1的接口5连接芯片U1的脚19，接线排J1的接口6连接芯片U1的脚16，接线排J1的接口7连接芯片U1的脚15，接线排J1的接口8连接芯片U1的脚14。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、灵敏度高，能够保障数据100％正确传输(2kbps下-118dBm)；

2、接收电流低，(RX中3.8mA)；

3、发射功率相对高，(对所有的支持频率发射功率可达+13dBm)；

4、传输数据包字节数可以扩展，(单独的64字节RX和TX数据FIFO，可扩展为128字节)；

5、信号不容易受到干扰，有特殊的逻辑算法，硬件匹配上带有屏蔽罩等防护措施；

6、数据传输距离远，(理想环境下1500米，实际测试1000米)。

附图说明

图1是本发明的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于射频芯片的无线射频透传模块，所述无线射频透传模块包括低频滤波器、无线收发模块、数据输入电路、数据输出电路、抗干扰接地电路和信号增强电路，所述低频滤波器分别连接数据输入电路的信号输入端和数据输出电路的信号输出端，无线收发模块分别连接数据输入电路的信号输出端和数据输出电路的信号输入端，数据输入电路还连接有抗干扰接地电路，数据输出电路还连接有信号增强电路。低频滤波器上连接有信号收发天线。

电路开启工作后，从信号收发天线接收的信号进入低频滤波器，本设计中所采用的低频滤波器为双向滤波器，既可以对接收的信号进行滤波后再传输给无线收发模块，又可以对将要发出的信号进行滤波后再发出，因此当接收到射频信号时，信号先通过低频滤波器，滤波器容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过(422.001Mhz-443.001Mhz)，低频滤波器是专门针对A71X29芯片设定的滤波电路参数，满足条件的信号在经过数据输入电路进入无线收发模块的芯片接收端口，在信号进入芯片之前抗干扰接地电路能够对信号进行进一步的过滤从而增强信号灵敏度，无线收发模块对输入的信号进行处理后，由数据输出电路将信号发送出来，发送信号经过信号增强电路和低频滤波器之后，能够保障信号平滑、稳定接收与发送，

实施例2，在实施例1的基础上，本设计的低频滤波器包括电感L4、电感L5、电容C17、电容C18、和电容C8，所述电感L4的一端连接电容C17的一端和信号收发天线J1,电感L4的另一端连接电容C18的一端和电感L5的一端，电感L5的另一端连接电容C8的一端，电容C17的另一端接地，电容C18的另一端接地，电容C8的另一端接地，低频滤波器作为本设计的核心部分，滤波电路的作用就是去除不需要的谐波，在直流电源中就是减小电流的脉动，是电流更平滑，本设计中的低频滤波器是由两个π型滤波器组成，其中，电容C17、电容C18和电感L4组成第一个π型滤波器，电容C18、电容C8和电感L5组成第二个π型滤波器，π型滤波器的输入和输出都呈低阻抗。π型滤波器因为元件多，所以其插入损耗特性比RC型和LC型更好，在本设计中能够较好的处理滤波动作。

数据输入电路包括电容C12和电容C3，电容C12的一端连接电容C8的一端和电感L5的另一端，电容C12的另一端连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接无线收发模块。

抗干扰接地电路包括电感L1，电感L1的一端连接电容C3的一端和电容C12的另一端，电感L1的另一端接地。

数据输出电路包括电感L7和电容C13，电容C13的一端连接电容C8的一端和电感L5的另一端，电容C13的另一端连接电感L7的一端，电感L7的另一端连接无线收发模块。

信号增强电路包括电容C10，电容C10的一端连接电感L7的另一端和电感L2的一端，电容C10的另一端接地。

无线收发模块包括芯片U1、晶振Y1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C11、电容C14、电容C15、电阻R1、电感L2、电感L3、电容C9、电容C16和电容C19，所述芯片U1的脚23连接电容C2的一端，电容C2的另一端接地，芯片U1的脚22连接电容C5的一端，电容C5的另一端接地，芯片U1的脚24连接电容C4的一端，电容C4的另一端接地，芯片U1的脚1连接电容C14的一端，电容C14的另一端接地，芯片U1的脚18连接芯片U1的脚17和电容C11的一端，电容C11的另一端接地，芯片U1的脚13接地，芯片U1的脚6连接电容C6的一端，电容C6的另一端接地，芯片U1的脚3连接电容C3的另一端，芯片U1的脚4连接电感L7的另一端，芯片U1的脚5连接电感L3的一端，电感L3的另一端连接电感L2的另一端、电容C9的一端和电容C19的一端，电容C9的另一端接地，电容C19的另一端接地，芯片U1的脚7连接电感L6的一端，电感L6的另一端连接芯片U1的脚8，芯片U1的脚9连接电容C15的一端和电阻R1的一端，电容C15的另一端接地，电阻R1的另一端连接电容C15的一端，电容C15的另一端接地，芯片U1的脚10连接电容C7的一端，电容C7的另一端接地，芯片U1的脚11连接晶振Y1的一端，晶振Y1的另一端连接芯片U1的脚12，芯片U1的脚2接地，芯片U1的脚19、20、21均连接接口电路，芯片U1的型号为A71X29。

本设计还给出了一种可实现的电路元件参数，如图1中所示，电容C1的容值选用10μF，电容C2的容值选用0.1μF，电容C3的容值选用100pF，电容C4的容值选用1μF，电容C5的容值选用2.2μF，电容C6的容值选用1μF，电容C7的容值选用1μF，电容C8的容值选用8.2pF，电容C9的容值选用0.47μF，电容C10的容值选用0.5pF，电容C11的容值选用0.1μF，电容C12的容值选用1.5pF，电容C13的容值选用5.6pF，电容C14的容值选用470pF，电容C15的容值选用150pF，电容C16的容值选用22nF，电容C17的容值选用8.2pF，电容C18的容值选用15pF，电感L1的电抗值为33nH,电容C19的容值选用47nF，电感L1的电抗值为33nH,电感L2的电抗值为120nH,电感L3的电抗值为10nH,电感L4的电抗值为15nH,电感L5的电抗值为15nH,电感L6的电抗值为8.2nH,电感L7的电抗值为39nH,电阻R1的阻值为8.2K欧姆，晶振Y1的频率为12.8M赫兹，上述参数的元件选用可以很好地实现本设计的各项功能，但是本设计的元器件选用不仅仅限于上述参数，使用者可以根据实际需求在针对不同的信号时进行一定范围内的调整。

同时，本设计还包括接口电路，接口电路包括接线排J1和电容C1，接线排J1的接口1连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地，接线排J1的接口接地，接线排J1的接口3连接芯片U1的脚21，接线排J1的接口4连接芯片U1的脚20，接线排J1的接口5连接芯片U1的脚19，接线排J1的接口6连接芯片U1的脚16，接线排J1的接口7连接芯片U1的脚15，接线排J1的接口8连接芯片U1的脚14，接口电路的各个接口编号以及功能如下：1-VCC-3.3V模块电源输入口、2-GND-地(必须接地)、3-CKO-时钟输出、4-GIO2-通信中断口、5-GIO1-通信中断口、6-SDIO-三线制SPI数据口、7-SCK-三线制SPI时钟口、8-SCS-三线制SPI片选口。

实施例3，在实施例2的基础上，本设计所采用的芯片U1为是基于射频集成芯片A71X29的射频模块，是一款高性能的50mW的物联网无线收发器，可广泛应用于各种场合的短距离物联网无线通信领域。其具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点，可根据实际应用情况有多种天线方案可供选配，模块未配置微控制芯片，主要用于客户二次开发。

具有以下功能特点：模块功能特点：

工作电压：2.2～3.6V(推荐使用3.3V)；

工作频段：433MHz；

发射功率：Max.13±1dBm；

高接收灵敏度：优于-118dBm(2Kbps)；

FSK、GFSK调制方式，提高了数据抗突发干扰和随机干扰能力；

低功耗：发射电流≤40mA；

接收电流≤3.8mA；

睡眠电流≤3uA；

3线制SPI通信接口，可直接连接各种单片机使用，软件编程非常方便；

可编程设置多种通信速率，最高通讯速率可达250Kbps；

传输性能优良,在视距情况下，离地两米高，2Kbps通信速率下，可靠传输距离优于1Km高可靠性、体积小、重量轻。

综上所述，本设计所采用的低频滤波器是专门针对射频芯片定制的滤波参数，与其他方案不同，本设计发送信后和接收信号电路是两个单独电路，与其他方案有很大区别，其他方案基本是同一电路。在信号误码和抗干扰方面有非常好的效果，电路中对滤波和稳流做了特殊处理。通过电路进行滤波和稳流后可以得到更平滑的信号和更低的功耗，由于A71X29芯片的工作特性，在PCB洗板时，一般要求板厚为0.8mm，这样可以发挥芯片最好的性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。