原创 基于SX1280的全球互操作2.4GHz频段节点硬件参考设计(电路图 + BOM表)

2022-6-23 08:23 272 0 分类: 物联网
用于LoRa Basics 2.4GHz调制解调器的SX1280开发套件是一款全球可互操作的终端节点硬件,可使用在2.4GHz ISM频段工作的专有协议堆栈对LoRa Basics调制解调器进行评估。特殊的LoRa调试方式可大大增加通信距离,具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点,适合物体跟踪、测距、无线围栏、航模遥控等物流与运输应用。


方案特点


基于SX1280无线射频收发器,本方案通过车规级温补晶振(TCXO)与收发器的的XTA输入形成AC耦合,输出一个削边的0.8V正弦波。方案工作频段2.4~2.5GHz,工作电压1.8~3.7V,发射功率12.5dBm,接收灵敏度高达-132dBm,有效通讯距离可达1~2Km(可视距离)。该终端模块兼容BLE物理层,自带测距引擎支持TOF(Time-of-flight)功能,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。


方案的RF信号路径没有采用由分立RF元件组成的滤波电路,而是选择了一个中等功率的L、S波段SPDT射频开关IC CG2214M6,这样就消除了潜在的RF干扰,提高了系统接收灵敏度和布线灵活度也不会影响RFIO引脚的DC偏压,这个偏压是IC内部电路的重要电压。


远距离低功耗2.4 GHz无线射频收发器SX1280带测距功能,可在2.4GHz频段内进行超长距离通信,并具有线性度,可承受严重干扰,保证系统在WIFI的强干扰下依然可以保持良好的通讯效果:
(1)扩频:LoRa是一种扩频调制技术,在没有干扰的情况下等同于在噪声下的接收,在有共信道干扰的情况下等同于接收比干扰信号弱的所需信号功率的能力。
(2)低带宽:减少带宽有两个好处。较低的带宽减少了相邻信号的影响,从而降低了成为干扰受害者的可能性。
(3)前向纠错和交织技术:前向错误纠正允许在信息中引入冗余信息,允许修改和恢复损坏的有限位元。
(4)部分符号损失免疫:提供巨大的抗干扰能力,在某些情况下超过100分贝。


芯齐齐BOM分析


方案核心器件包括SX1280无线射频收发器、NX2016SA温补晶振、CG2214M6射频开关、NC7SZ04 UHS转换器、SX9306接近传感器、MAX-7Q GNSS接收模块等。

芯齐齐BOM分析工具显示,SX1280无线射频收发器工作频段为2.4-2.5GHzMHz,发射功率为12.5dBm,具有超高接收灵敏度为-132dBm,有效通讯距离可达到2Km(可视距离)。SX1280采用4x4mm VQFN24封装,自带测距引擎,支持收发一体,支持TOF(Time-of-flight)功能。


CG2214M6是采用6引脚小型无引线迷你(1.5mm x 1.1mm x 0.55mm)封装的pHEMT GaAs SPDT射频开关IC,工作频率0.05-3.0GHz,控制电压6V,输入功率+33dBm,用于802.11b/g/n/ac应用。

NX2016SA TCXO是来自NDK的超小薄型(2.0×1.6×0.45mm) 车规级温补晶振,总频差小于±10ppm,负载电容10pF。NX2016SA在极端严酷的环境条件下也能发挥稳定的起振特性,具有耐热、耐振、耐撞击等优良的耐环境特性,工艺上满足无铅焊接的回流温度曲线要求,符合AEC-Q200标准。

NC7SZ04P5X变换器来自ONSemi,电源电压1.65-5.5V,高电平输出电流-32mA,低电平输出电流32mA。

SX9306IULTRT是来自Semtech的近程低功耗容性接近传感器,采用3x3mm VQFN20封装,最大频率400kHz,工作电源电压2.7-5.5V,工作电源电流170uA。

MMA8451Q是来自NXP的智能低功耗3轴容性数字加速度计,电源电压1.95V-3.6V,接口电压1.6V-3.6V,动态替代满刻度为±2g /±4g /±8g,输出数据速率(ODR)从1.56Hz到800Hz。MMA8451Q采用3x3x1mm QFN封装,具有14位分辨率,监视事件并在不活动期间保持低功耗模式,用于实时方向检测(虚拟现实和游戏3D用户位置反馈)、实时活动分析(计步器步数),以及便携式产品省电的运动检测、冲击和振动监控等。

PCB布线时,电容器C0、C1、C2、C3、C4、C14、C15、C18、C19、C21、C22、C32、C36选择0402规格50V耐压的C0G介质MLCC,跳线全部采用0欧姆电阻器,对电路标号R2、R5、R6、R11、R13、R15、R19、R24、R25、R36、R38、R41、R47、R48、R49、R50、R51、R52。

作者: 硬之城Allchips, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3975615.html

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