[发明专利]一种支持IEEE802.15.4g标准的510MHz无线低功耗通信模块

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种低功耗无线通信模块，特别是一种工作在510MHz 频段的低功耗无线通信模块。

背景技术

无线通信是利用电磁波信号可以在空中自由传播的特性进行信息交换的一种通信方式， 在近些年的通信领域中，无线通信技术是发展最快、应用最关的现代通信技术。现在，随着 无线通信技术的飞速发展，无线通信技术已经广泛应用在商务、军事、工控等各大领域。

随着各种技术的高速发展，无线通信模块应用于各种网络进行数据传输。人们对无线通 信的要求越来越高，长距离、便捷、低功耗的无线通信技术正在引起越来越多的关注。

无线通信模块能量受到限制，因为无线通信模块大部分是采用电池供电，无线通信模块 一般被布置在环境比较恶劣、无人值守区域，供电电池耗尽后无法及时更换，导致无线通信 模块不在工作，将会影响到我们的使用。因此，低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则 之一。如何降低无线通信模块的功耗是我们现在重要研究的内容。无线通信模块是构建其他 无线通信网络的硬件基础，它的功耗至关重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种支持IEEE802.15.4g标准的510MHz无线低功耗通 信模块，以MSP430F5529单片机和CC1200射频芯片分别作为处理器模块和射频通信模块，能 够实现通信模块的低功耗、发射功率、频率偏移、传输通信距离、可靠性通信、接收灵敏度、 抗干扰性、发射中心频率的误差容限、接收机期望信号的最大输入电平和误差矢量幅值等方 面的一系列技术指标的选择。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种支持IEEE802.15.4g标准的510MHz无线低功耗通信模块，包括无线发送模块和无线 接收模块；

所述无线发送模块包括：微控制器模块、射频模块、电源模块、下载口模块、通信接口、 数模转换器、低通滤波器、正交混合器、功率放大器、阻抗匹配电路和天线；所述微控制器 模块获取数据，数据经解析处理后通过通信接口发送给射频模块中的数字发送器，生成调制 信号，然后送入数模转换器形成模拟调制信号，通过低通滤波器减少高频干扰，再通过正交 混合器将模拟调制信号与载波信号叠加调制到510MHz射频频段，信号传递给功率放大器后， 通过负载阻抗为50Ω的阻抗匹配电路，最后经过工作频段为510MHz，增益为3.5dbi的全向 天线以电磁波的形式发射信号；

所述无线接收模块包括：微控制器模块、射频模块、电源模块、巴伦电路、低噪声放大 器、混频器、数字-模拟转换器、数字基带接收器、基带处理器、通信接口和天线；天线接收 到信号通过一个巴伦电路将单端射频信号转换为两个正交信号后传递给射频模块，然后信号 通过低噪声放大器将信号功率放大，到了混频器后，高频信号的频谱会被搬移到合适调制的 频段，再通过数字-模拟转换器对接收信号进行抽样并再生成数字信号，然后，由数字域的数 字基带接收器对数字信号进行处理，基带处理器执行进一步的过滤和信号处理后，最后通过 通信接口传递给微控制器模块对数据进行解析处理。

进一步，所述无线发射模块中的射频模块和无线接收模块中的射频模块都采用CC1200射 频芯片。

进一步，定义寄存器RFCTRL0为配置芯片信道的寄存器，微控制器模块的主控芯片通过 串行通信接口向射频芯片内部的RFCTRL0寄存器写值来配置射频芯片的信道。

进一步，无线发送模块和无线接收模块的信道设置为同一参数，两者进行通信的媒介采 用频段为510MHz的电磁波；所述发送模块和接收模块首先配置同一个空闲的通信信道并清空 缓存。

进一步，该模块还包括电源管理模块，电源管理模块采用普通锂电池或5V直流电源供电； 当电池供电不足时，通过外部的充电接口对电池进行充电，并且有指示灯来指示电池的充电 情况。

本发明的有益效果在于：在本发明中，MSP430F5529微处理器和CC1200射频芯片一起工 作，可以制作超低功耗通信模块，最低功耗能达到0.18uA；同时，优化了阻抗匹配电路，使 发射功率达到+16dBm，有效通信距离达到了1.4公里，射频芯片的接收灵敏度可达到-105dBm， 并且通过电磁兼容测试保证了无线通信模块的抗干扰性。

附图说明