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

芯情觀察猿 ? 來(lái)源:芯情觀察猿 ? 作者:芯情觀察猿 ? 2022-06-23 08:28 ? 次閱讀
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用于LoRa Basics 2.4GHz調(diào)制解調(diào)器的SX1280開(kāi)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(duì)LoRa Basics調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行評(píng)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(cè)距、無(wú)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(wú)線射頻收發(fā)器,本方案通過(guò)車(chē)規(guī)級(jí)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(cè)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。

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方案的RF信號(hào)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(kāi)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。

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遠(yuǎn)距離低功耗2.4 GHz無(wú)線射頻收發(fā)器SX1280帶測(cè)距功能,可在2.4GHz頻段內(nèi)進(jìn)行超長(zhǎng)距離通信,并具有線性度,可承受?chē)?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(méi)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(hào)弱的所需信號(hào)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(hào)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(hào)損失免疫:提供巨大的抗干擾能力,在某些情況下超過(guò)100分貝。


芯齊齊BOM分析


方案核心器件包括SX1280無(wú)線射頻收發(fā)器、NX2016SA溫補(bǔ)晶振、CG2214M6射頻開(kāi)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(wú)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(cè)距引擎,支持收發(fā)一體,支持TOF(Time-of-flight)功能。

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CG2214M6是采用6引腳小型無(wú)引線迷你(1.5mm x 1.1mm x 0.55mm)封裝的pHEMT GaAs SPDT射頻開(kāi)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(lái)自NDK的超小薄型(2.0×1.6×0.45mm) 車(chē)規(guī)級(jí)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(wú)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(lái)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(lái)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(lái)自NXP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(cè)(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(cè)、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(duì)電路標(biāo)號(hào)R2、R5、R6、R11、R13、R15、R19、R24、R25、R36、R38、R41、R47、R48、R49、R50、R51、R52。

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