專利名稱：無線基站防水防護模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種無線通訊模塊，特別涉及一種防水防護性能 極好的無線基站模塊。
(二) 背景技術(shù)：
現(xiàn)代生活中，水表、電表和煤氣表的抄錄和收費，是城市生活的 一個大問題。人工入室抄表，擾民不說，還可能給居民帶來不安全因 素；對于各職能公司來說，派人上門抄表也無形中耗費了大量人力資 源和時間。我國的公用事業(yè)，舊的傳統(tǒng)管理模式， 一直沿襲至今。隨 著城鎮(zhèn)規(guī)模的擴大，人員流動性的日益增大，抄表工作量也越來越大。 造成的誤抄、錯抄和糾紛、到拒付費現(xiàn)象時有發(fā)生，給國家企業(yè)經(jīng)營 的形象和效益帶來影響，制約了企業(yè)的再發(fā)展。
近年來，信息化社會在逐步改變?nèi)藗兊纳罘绞脚c工作習(xí)慣的同 時，也對一些傳統(tǒng)的理念提出了挑戰(zhàn)。隨著科技的進步、人民生活水 平的提高，多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)成為小區(qū)"智能化建設(shè)"中的-個重要 部分。
自動抄表系統(tǒng)主要采用有線通信技術(shù)和電力載波通信技術(shù)。有線 通信技術(shù)作為傳統(tǒng)方法以其穩(wěn)定性占有優(yōu)勢，但是，有線通信的鋪線 工程浩大，而且容易被人為損壞。同時，居民樓建成后，再在墻壁表 面拉線，居民難以接受。電力載波通信技術(shù)能有效解決上述問題，它 利用現(xiàn)有交流電源線作為通信線路，省去了鋪線工程，優(yōu)勢明顯。電
力線載波通信技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)20年代初期。它以電力線路作為傳 輸通道，具有通道可靠性高、投資少、見效快、與電網(wǎng)建設(shè)同步等優(yōu) 點，但是電力載波傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸可靠性較差，達不到實用的要求， 這也制約了電力載波傳輸?shù)陌l(fā)展。
遠(yuǎn)程智能抄表計量工作，關(guān)系著公用事業(yè)行業(yè)、能源供給企業(yè)的 經(jīng)營、管理效益。就目前的狀況而言，抄表難、收費難是公用事業(yè)部 門面臨的普遍問題，抄表收費工人工作條件差、效率低、勞動強度大、不可控現(xiàn)象等等，都說明了采用傳統(tǒng)的人上抄表方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代 社會和企業(yè)發(fā)展。
而與時俱興的無線遠(yuǎn)傳系統(tǒng)對比傳統(tǒng)的抄表方式有著無可比擬 的優(yōu)勢，更能適應(yīng)現(xiàn)代人的生活。它解決了入戶抄表難的問題，為用 戶創(chuàng)造了不被打擾、安靜、安全的生活環(huán)境，同時也為管理部門節(jié)省 了人力、物力，提高了工作效率，對不交費、惡意欠費者停止供水、 電、氣、暖，下達指令后，系統(tǒng)自動執(zhí)行，是遠(yuǎn)程分戶計量表計的發(fā) 展方向。
無線抄表項目的實施，采用高新無線通信的技術(shù)手段，符合我國 國情的技術(shù)和使用方法，迎合了經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展方向。
而在實際運用中，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)廠家的無線遠(yuǎn)傳系統(tǒng)抗干擾能 力弱、傳輸距離近、通訊可靠性差、容易受潮濕環(huán)境的影響。這些問 題的產(chǎn)生與系統(tǒng)中無線通訊模塊是密不可分的。 (三)、實用新型內(nèi)容-
本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一 種低功耗、多信道可以選用、體積小、重量輕、系統(tǒng)高度集成、抗干 擾能力強、傳輸距離遠(yuǎn)、防水能力強、通信可靠的無線基站模塊。
本實用新型無線透明基站模塊是一種具有自主產(chǎn)權(quán)知識，采用高
效FEC前向糾錯技術(shù)結(jié)合高性能的無線射頻芯片，以及高速微處理
器開發(fā)的一款無線通信數(shù)傳模塊。該模塊具有抗干擾能力強、體積小、 功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、防水性能好等特點，在使用時不需要任何編碼 技術(shù)。
本實用新型的技術(shù)方案
該無線基站防水防護模塊，含有控制單元和射頻單元兩部分?？?制單元包括高速微處理器及其復(fù)位電路、程序下載接口電路、通訊接 口電路等外圍電路，射頻單元包括射頻芯片及其外圍電路和電源單元 電路。
控制單元中引腳25、 26、 27、 28組成微控制器的模擬的4線SPI 兼容接口，實現(xiàn)與射頻單元間的數(shù)據(jù)傳輸；引腳30、 31為TTL232 通訊接口RXD、 TXD，以實現(xiàn)模塊與外設(shè)的串口通訊功能；C2、 C3、R6、 XI組成微控制器4MHz晶振電路；Cl、 R8組成微控制器外部 復(fù)位電路；由引腳15、 16、 17、 23、 24、 29及電源組成的ISP接口 用于程序燒錄及無線通道選擇。由R9、 RIO、 Rll、 R12組成的電阻 網(wǎng)絡(luò)為脈沖采樣電路，以備后續(xù)程序兼容；微處理器引腳1接外部上 拉電阻R13，作為信號觸發(fā)端口，以備后續(xù)程序兼容。
程序下載接口電路的l、 2、 3、 4、 5引腳并聯(lián)后接地，6引腳接 于復(fù)位電路的R2和C1連接點，7引腳與電源相接，8、 9、 10、 11、 12引腳分別與微處理器的24、 23、 17、 15、 16引腳相連接。
外部供給電源一路經(jīng)電容C19濾波后為微控制器供電，另一路經(jīng) 電壓調(diào)節(jié)芯片LDO及其外圍工作C20、 C21、 C22、 C23進行穩(wěn)壓、 紋波抑制得到3V電源，為射頻部分提供能量供給，采用此電源分離 技術(shù)用來減小微控制器數(shù)字部分對射頻單元的強干擾。
射頻單元中射頻芯片的引腳l、 2、 7、 20組成4線SPI兼容接口 SCLK、 SO、 CSn、 SI，分別經(jīng)電阻R3、 R2、 Rl、 R4隔離后與微控 制器的引腳27、 26、 25、 28相連接，實現(xiàn)微控制對射頻芯片內(nèi)部寄 存器的讀寫操作，C4用來對時鐘信號SCLK濾波以消除尖鋒脈沖； 引腳6經(jīng)電阻R5隔離后與微控制器引腳32 (INTO)相連接，用于告 知微控制器無線數(shù)據(jù)已經(jīng)收發(fā)完畢；引腳12、 13為射頻信號的輸入 輸出端口， C9、 CIO、 Ll及L2形成一個平衡轉(zhuǎn)換器，用以將射 頻芯片上的微分RF端口轉(zhuǎn)換成單端RF信號，并于后面的LC網(wǎng)絡(luò) 共同進行阻抗轉(zhuǎn)換以匹配50Ohn的天線，Cll用在直流模塊上；LC 網(wǎng)絡(luò)C12、 C13、 L3、 L4為射頻通帶濾波器，它用于過濾射頻傳輸信 號中的諧波量及干擾成分，使得出入射頻芯片的信號頻譜更加純凈； C15為直流模塊電容，用于隔直流；Antenna為50 Ohn天線；引腳5 為射頻芯片內(nèi)數(shù)字部分的電壓調(diào)節(jié)器連接退耦電容C6;引腳17串電 阻R7后接地，為射頻芯片提供內(nèi)部偏置電流；C17、 C18、 X2組成 射頻芯片26MHz晶振電路；引腳4、 9、 11、 14、 15、 18為射頻芯片 能量供給端口，接3V電源，而且各個端口分別放置退耦電容C5、 C16、 C14、 C8、 C7;引腳16、 19分別與電源地相連接。
微處理器的型號為AT mega8v或為ATmega88，無線射頻芯片的型號為CC1100或為CCllOl，電壓調(diào)節(jié)芯片型號為XC6206P302P。 本實用新型的有益效果是
1、 本實用新型無線模塊由低功耗的元器件構(gòu)成，其供電電壓在 DC3V 5.5V之間，整個電路的供電電壓范圍寬、功耗小，其對供電 電源的要求低，從而可延長供電電池的使用壽命。
2、 本實用新型無線模塊采用無線方式接收和發(fā)送信號，所以該 無線基站模塊可以應(yīng)用于潮濕、油煙的環(huán)境中。
3、 本實用新型無線模塊的硬件電路進行了縮小、簡化，高度集 成，可裝在合適的表殼中，進行灌膠密封，這樣外圍全密封，實現(xiàn)了 防水、自我防護、可靠性高的目的。
4、 本實用新型無線透明模塊用于無線通訊，可以透明地傳輸數(shù) 據(jù)，即所收即所發(fā)，當(dāng)模塊從串口接收到外設(shè)(如PC)數(shù)據(jù)時， 將數(shù)據(jù)通過無線方式發(fā)射出去，當(dāng)模塊接收到無線數(shù)據(jù)時，則將無線 數(shù)據(jù)從串口發(fā)送出去。
(四) 、說明書附圖


圖1是全防水無線基站防護模塊的原理圖示意圖
(五) 、具體施實方式
參見圖l，圖中，無線基站防水防護模塊，含有控制單元模塊和 射頻單元模塊?？刂茊卧K包括高速微處理器及其外圍電路、復(fù)位 電路、程序下載接口電路、通訊接口電路和電源單元電路。射頻單元 模塊包括無線射頻芯片及其外圍電路和電源單元電路。
控制單元中引腳25、 26、 27、 28組成微控制器的模擬的4線SPI 兼容接口，實現(xiàn)與射頻單元間的數(shù)據(jù)傳輸；引腳30、 31為TTL232 通訊接口RXD、 TXD,以實現(xiàn)模塊與外設(shè)的串口通訊功能；C2、 C3、 R6、 XI組成微控制器4MHz晶振電路；Cl、 R8組成微控制器外部 復(fù)位電路；由引腳15、 16、 17、 23、 24、 29及電源組成的ISP接口 用于程序燒錄及無線通道選擇。由R9、 RIO、 Rll、 R12組成的電阻 網(wǎng)絡(luò)為脈沖采樣電路，以備后續(xù)程序兼容；微處理器引腳l接外部上 拉電阻RU，作為信號觸發(fā)端口，以備后續(xù)程序兼容。
程序下載接口電路的l、 2、 3、 4、 5引腳并聯(lián)后接地，6引腳接
7于復(fù)位電路的R2和C1連接點，7引腳與電源相接，8、 9、 10、 11、 12引腳分別與微處理器的24、 23、 17、 15、 16引腳相連接，用于程 序燒錄及無線通道選擇。
外部供給電源一路經(jīng)電容C19濾波后為微控制器供電，另一路 經(jīng)電壓調(diào)節(jié)芯片LDO及其外圍工作C20、 C21、 C22、 C23進行穩(wěn)壓、 紋波抑審!l得到3V電111，為射頻部分提供能量供給，采用此電源分離 技術(shù)用來減小微控制器數(shù)字部分對射頻單元的強干擾。
射頻單元中射頻芯片的引腳l、 2、 7、 20組成4線SPI兼容接口 SCLK、 SO、 CSn、 SI，分別經(jīng)電阻R3、 R2、 Rl、 R4隔離后與微控 制器的引腳27、 26、 25、 28相連接，實現(xiàn)微控制對射頻芯片內(nèi)部寄 存器的讀寫操作，C4用來對時鐘信號SCLK.濾波以消除尖鋒脈沖;. 引胸6經(jīng)電阻R5隔離后與微控制器引腳32 (INTO)相連接，用于告 知微控制器無線數(shù)據(jù)已經(jīng)收發(fā)完畢；引腳12、 13為射頻信號的輸入 輸出端口， C9、 CIO、 Ll及L2形成一個平衡轉(zhuǎn)換器，用以將射 頻芯片上的微分RF端口轉(zhuǎn)換成單端RF信號，并于后面的LC網(wǎng)絡(luò) 共同進行阻抗轉(zhuǎn)換以匹配50Ohn的天線，Cll用在直流模塊上； LC網(wǎng)絡(luò)C12、 C13、 L3、 L4為射頻通帶濾波器，它用于過濾射頻傳 輸信號中的諧波量及干擾成分，使得出入射頻芯片的信號頻譜更加純 凈；C15為直流模塊電容，用于隔直流；Antenna為50 Ohn天線； 引腳5為射頻芯片內(nèi)數(shù)字部分的電壓調(diào)節(jié)器連接退耦電容C6;引腳 17串電阻R7后接地，為射頻芯片提供內(nèi)部偏置電流；C17、 C18、 X2組成射頻芯片26MHz晶振電路；引腳4、 9、 11、 14、 15、 18為 射頻芯片能量供給端口，接3V電源且個端口分別放置退耦電容C5、 C16、 C14、 C8、 C7;引腳16、 19分別與電源地相連接。
無線射頻芯片選擇CWpcon公司基于Smart RF 04技術(shù)的一款新型 無線收發(fā)器CC1100，它是一款低成本真正單片的UHF收發(fā)器，可以 工作在315、 433、 868和915MHz的ISM和SRD頻率波段，也可以 容易地設(shè)置為300-348 MHz、 400-464 MHz和800-928 MHz的其他頻
段；ccnoo也為數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道
評估、連接質(zhì)量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。
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權(quán)利要求1、無線基站防水防護模塊，含有控制單元和射頻單元兩部分，其特征是控制單元包括高速微處理器及其復(fù)位電路，程序下載接口電路、通訊接口電路和電源單元電路，復(fù)位電路、程序下載接口電路、通訊接口電路和電源單元電路分別與微處理器相應(yīng)管教相連接；射頻單元包括無線射頻芯片及其外圍電路和電源單元電路，無線射頻芯片的1、2管腳分別通過電阻R3和電阻R2與微處理器的27和26管腳相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線基站防水防護模塊，其特征是射 頻單元中射頻芯片的引腳1、2、7、20組成4線SPI兼容接口 SCLK、 SO、 CSn、 SI，分別經(jīng)電阻R3、 R2、 Rl、 R4隔離后與微控制器的 引腳27、 26、 25、 28相連接，實現(xiàn)微控制對射頻芯片內(nèi)部寄存器 的讀寫操作，C4用來對時鐘信號SCLK濾波以消除尖鋒脈沖；引 腳6經(jīng)電阻R5隔離后與微控制器引腳32 (INTO)相連接，用于告 知微控制器無線數(shù)據(jù)已經(jīng)收發(fā)完畢；引腳12、 13為射頻信號的輸 入輸出端口， C9、 CIO、 Ll及L2形成一個平衡轉(zhuǎn)換器，用以 將射頻芯片上的微分RF端口轉(zhuǎn)換成單端RF信號，并于后面的LC 網(wǎng)絡(luò)共同進行阻抗轉(zhuǎn)換以匹配50Ohn的天線，Cll用在直流模塊上； LC網(wǎng)絡(luò)C12、 C13、 L3、 L4為射頻通帶濾波器，它用于過濾射頻 傳輸信號中的諧波量及干擾成分，使得出入射頻芯片的信號頻譜更 加純凈；C15為直流模塊電容，用于隔直流；Antenna為50Ohn天 線；引腳5為射頻芯片內(nèi)數(shù)字部分的電壓調(diào)節(jié)器連接退耦電容C6; 引腳17串電阻R7后接地，為射頻芯片提供內(nèi)部偏置電流C17、 C18、 X2組成射頻芯片26MHz晶振電路；引腳4、 9、 11、 14、 15、 18為射頻芯片能量供給端口，接3V電源，而且各個端口分別放置 退耦電容C5、 C16、 C14、 C8、 C7;引腳16、 19分別與電源地相 連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線基站防水防護模塊，其特征是控制單元中引腳25、 26、 27、 28組成微控制器的模擬的4線SP1兼 容接口，實現(xiàn)與射頻單元間的數(shù)據(jù)傳輸；引腳30、 31為TTL232 通訊接口RXD、 TXD，以實現(xiàn)模塊與外設(shè)的串口通訊功能；C2、 C3、 R6、 XI組成微控制盔4MHz離振電路；Cl、 R8組成微控制 器外部復(fù)位電路；由引腳15、 16、 17、 23、 24、 29及電源組成的 ISP接口用于程序燒錄及無線通道選擇。由R9、 RIO、 Rll、 R12 組成的電阻網(wǎng)絡(luò)為脈沖采樣電路，以備后續(xù)程序兼容；微處理器 引腳1接外部上拉電阻R13，作為信號觸發(fā)端口，以備后續(xù)程序 兼容。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線基站防水防護模塊，其特征是外 部供給電源一路經(jīng)電容C19濾波后為微控制器供電，另一路經(jīng)電 壓調(diào)節(jié)芯片LDO及其外圍工作C20、 C21、 C22、 C23進行穩(wěn)壓、 紋波抑制得到3V電源，為射頻部分提供能量供給，采用此電源分 離技術(shù)用來減小微控制器數(shù)字部分對射頻單元的強干擾。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線基站防水防護模塊，其特征是所 述的高速微處理器Ul的型號為ATmega8v或ATmega88，射頻芯 片U2的型號為CC1100或CC1101 ，電壓調(diào)節(jié)芯片U3 LDO的型 號為XC6206P302P。
專利摘要本實用新型涉及一種無線通訊數(shù)傳模塊，特別涉及一種防水防護性能極好的無線基站模塊。該無線基站模塊，包括控制單元和射頻單元兩部分?？刂茊卧ǜ咚傥⑻幚砥骷捌鋸?fù)位電路、程序下載電路、通訊接口電路等外圍電路；射頻單元包括無線射頻芯片及其外圍電路和電源單元電路；本實用新型提供一種低功耗、多信道可以選用、體積小、重量輕、系統(tǒng)高度集成、抗干擾能力強、傳輸距離遠(yuǎn)、通訊可靠、防水性能極好的無線基站模塊。
文檔編號H04B1/38GK201238294SQ200820069979
公開日2009年5月13日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者代洪杰, 楚棟庭, 袁金龍, 費戰(zhàn)波 申請人:河南新天科技有限公司