基于SX1280收發(fā)器的2.4GHz頻段節(jié)點(diǎn)硬件參考設(shè)計(jì)

用于LoRa Basics 2.4GHz調(diào)制解調(diào)器的SX1280開發(fā)套件是一款全球可互操作的終端節(jié)點(diǎn)硬件，可使用在2.4GHz ISM頻段工作的專有協(xié)議堆棧對LoRa Basics調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行評估。特殊的LoRa調(diào)試方式可大大增加通信距離，具有體積小、功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適合物體跟蹤、測距、無線圍欄、航模遙控等物流與運(yùn)輸應(yīng)用。

方案特點(diǎn)

基于SX1280無線射頻收發(fā)器，本方案通過車規(guī)級溫補(bǔ)晶振（TCXO）與收發(fā)器的的XTA輸入形成AC耦合，輸出一個(gè)削邊的0.8V正弦波。方案工作頻段2.4~2.5GHz，工作電壓1.8~3.7V，發(fā)射功率12.5dBm，接收靈敏度高達(dá)-132dBm，有效通訊距離可達(dá)1~2Km（可視距離）。該終端模塊兼容BLE物理層，自帶測距引擎支持TOF（Time-of-flight）功能，SPI通信接口可直接連接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便。

方案的RF信號路徑?jīng)]有采用由分立RF元件組成的濾波電路，而是選擇了一個(gè)中等功率的L、S波段SPDT射頻開關(guān)IC CG2214M6，這樣就消除了潛在的RF干擾，提高了系統(tǒng)接收靈敏度和布線靈活度也不會(huì)影響RFIO引腳的DC偏壓，這個(gè)偏壓是IC內(nèi)部電路的重要電壓。

遠(yuǎn)距離低功耗2.4 GHz無線射頻收發(fā)器SX1280帶測距功能，可在2.4GHz頻段內(nèi)進(jìn)行超長距離通信，并具有線性度，可承受嚴(yán)重干擾，保證系統(tǒng)在WIFI的強(qiáng)干擾下依然可以保持良好的通訊效果：
（1）擴(kuò)頻：LoRa是一種擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，在沒有干擾的情況下等同于在噪聲下的接收，在有共信道干擾的情況下等同于接收比干擾信號弱的所需信號功率的能力。
（2）低帶寬：減少帶寬有兩個(gè)好處。較低的帶寬減少了相鄰信號的影響，從而降低了成為干擾受害者的可能性。
（3）前向糾錯(cuò)和交織技術(shù)：前向錯(cuò)誤糾正允許在信息中引入冗余信息，允許修改和恢復(fù)損壞的有限位元。
（4）部分符號損失免疫：提供巨大的抗干擾能力，在某些情況下超過100分貝。

芯齊齊BOM分析

方案核心器件包括SX1280無線射頻收發(fā)器、NX2016SA溫補(bǔ)晶振、CG2214M6射頻開關(guān)、NC7SZ04 UHS轉(zhuǎn)換器、SX9306接近傳感器、MAX-7Q GNSS接收模塊等。

芯齊齊BOM分析工具顯示，SX1280無線射頻收發(fā)器工作頻段為2.4-2.5GHzMHz，發(fā)射功率為12.5dBm，具有超高接收靈敏度為-132dBm，有效通訊距離可達(dá)到2Km（可視距離）。SX1280采用4x4mm VQFN24封裝，自帶測距引擎，支持收發(fā)一體，支持TOF(Time-of-flight)功能。

CG2214M6是采用6引腳小型無引線迷你(1.5mm x 1.1mm x 0.55mm)封裝的pHEMT GaAs SPDT射頻開關(guān)IC，工作頻率0.05-3.0GHz，控制電壓6V，輸入功率+33dBm，用于802.11b/g/n/ac應(yīng)用。

NX2016SA TCXO是來自NDK的超小薄型(2.0×1.6×0.45mm) 車規(guī)級溫補(bǔ)晶振，總頻差小于±10ppm，負(fù)載電容10pF。NX2016SA在極端嚴(yán)酷的環(huán)境條件下也能發(fā)揮穩(wěn)定的起振特性，具有耐熱、耐振、耐撞擊等優(yōu)良的耐環(huán)境特性，工藝上滿足無鉛焊接的回流溫度曲線要求，符合AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)。

NC7SZ04P5X變換器來自O(shè)NSemi，電源電壓1.65-5.5V，高電平輸出電流-32mA，低電平輸出電流32mA。

SX9306IULTRT是來自Semtech的近程低功耗容性接近傳感器，采用3x3mm VQFN20封裝，最大頻率400kHz，工作電源電壓2.7-5.5V，工作電源電流170uA。

MMA8451Q是來自NXP的智能低功耗3軸容性數(shù)字加速度計(jì)，電源電壓1.95V-3.6V，接口電壓1.6V-3.6V，動(dòng)態(tài)替代滿刻度為±2g /±4g /±8g，輸出數(shù)據(jù)速率（ODR）從1.56Hz到800Hz。MMA8451Q采用3x3x1mm QFN封裝，具有14位分辨率，監(jiān)視事件并在不活動(dòng)期間保持低功耗模式，用于實(shí)時(shí)方向檢測（虛擬現(xiàn)實(shí)和游戲3D用戶位置反饋）、實(shí)時(shí)活動(dòng)分析（計(jì)步器步數(shù)），以及便攜式產(chǎn)品省電的運(yùn)動(dòng)檢測、沖擊和振動(dòng)監(jiān)控等。

PCB布線時(shí)，電容器C0、C1、C2、C3、C4、C14、C15、C18、C19、C21、C22、C32、C36選擇0402規(guī)格50V耐壓的C0G介質(zhì)MLCC，跳線全部采用0歐姆電阻器，對電路標(biāo)號R2、R5、R6、R11、R13、R15、R19、R24、R25、R36、R38、R41、R47、R48、R49、R50、R51、R52。