Usb無線通信電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種USB無線通信電路。
【背景技術】
[0002]目前大型電子設備維護端口一般是RS232或Ethernet網口有線方式，此種方式下的電子設備維護端口通信速率低(最高速為10kbps);此外，現有無線數據通信電路無法同時接入多個節點，且成本高、電路復雜。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種高速且低成本的USB無線通信電路。
[0004]本實用新型提供的這種USB無線通信電路，包括天線阻抗匹配電路、RF收發電路、控制器、USB轉UART數據轉換器、USB電路、復位電路和供電電路；控制器通過RF收發電路再經由天線阻抗匹配電路與RF天線連接；控制器通過USB轉UART數據轉換器與USB電路連接；復位電路分別與控制器、USB轉UART數據轉換器連接；供電電路為控制器、USB轉UART數據轉換器、USB電路供電。
[0005]所述天線阻抗匹配電路包括JT型濾波器、雙向瞬態抑制器和高頻耦合電容；RF天線通過31型濾波器與高頻耦合電容連接；RF天線通過雙向瞬態抑制器接地。
[0006]所述RF收發電路包括電容C18、電容C19、電容C23、電容C24、電感L5和電感L7 ；射頻信號負端通過電容C18串聯電容C19與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號負端還通過電容C18經由電感L5接地；射頻信號正端通過電容C23串聯電感L7與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號正端還通過電容C23經由電容C24接地。
[0007]所述控制器采用德州儀器公司的型號為CC2510F16芯片，為主節點。所述USB轉UART數據轉換器采用Silicon Labs公司的型號為CP2102的芯片。所述復位電路包括按鍵復位電路和指示燈電路。
[0008]本實用新型是一種低成本、低功耗、高速、2.4GHz無線通信電路。本實用新型采用無線通信方式，通信速率達到2Mbps，解決數據傳輸延時問題；本實用新型能夠同時與3個從節點進行數據通信(無線控制或數據升級)，主節點可以管理從節點的無線信道參數信息；本實用新型還采用USB轉接方式，電路簡單，成本低廉，USB接口既能與電腦進行數據通信，又能提供5V@500mA電源。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的原理框圖。
[0010]圖2是本實用新型的天線阻抗匹配電路圖。
[0011]圖3是本實用新型的RF收發電路圖。
[0012]圖4是本實用新型的控制器電路圖。
[0013]圖5是本實用新型的USB轉UART數據轉換器及USB電路圖。
[0014]圖6是本實用新型的供電電路圖。
[0015]圖7是本實用新型的復位電路圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，本實用新型包括天線阻抗匹配電路、RF收發電路、控制器(包含外圍電路)、USB轉UART數據轉換器、USB電路、復位電路和供電電路；控制器通過RF收發電路再經由天線阻抗匹配電路與RF天線連接；控制器通過USB轉UART數據轉換器與USB電路連接；復位電路分別與控制器、USB轉UART數據轉換器連接；供電電路為控制器、USB轉UART數據轉換器、USB電路供電。
[0017]如圖2所示，天線阻抗匹配電路包括型濾波器、雙向瞬態抑制器D7和高頻耦合電容C12。RF天線通過型濾波器與高頻耦合電容C12連接；RF天線通過雙向瞬態抑制器D7接地。
[0018]該電路一共包含雙向瞬態抑制器D7、電容C22、電容C21、電感L6、高頻耦合電容C12五個器件。依據天線阻抗50 Ω匹配原則，將電容C22、電容C21、電感L6這三個器件設計成一款最簡單π型濾波器，既可以增大天線的增益，減少信號反射系數，又可以實現接收和發送無線信號的濾波。雙向瞬態抑制器D7用于保護RF收發電路。高頻耦合電容C12用于減少天線噪聲對RF接收電路的影響。
[0019]如圖3所示，RF收發電路包括電容C18、電容C19、電容C23、電容C24、電感L5和電感L7 ;射頻信號負端通過電容C18串聯電容C19與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號負端還通過電容C18經由電感L5接地；射頻信號正端通過電容C23串聯電感L7與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號正端還通過電容C23經由電容C24接地。該電路共包含6個器件。
[0020]當控制器處于接收模式時，RF收發電路作為接收電路——LAN濾波電路；其中，電容C19和電感L7組成一個2.4GHz諧振電路，將天線ANT_IN信號分為一組差分信號，電感L5和電容C24調整差分信號幅值，使其滿足芯片LNA信號輸入范圍，電容C18和電容C23是信號耦合濾波電容，用于減少信號輸入共模噪聲。
[0021]當控制器處于發送模式時，RF收發電路又作為發送電路一一PA外部匹配電路；其中電容C18和電容C23依舊作為信號親合濾波電容，用于隔離天線干擾噪聲和芯片內部電源紋波噪聲。電容C24和電感L7組成一個差模信號低通濾波器，電容C19和電感L5組成一個差模信號高通濾波器，這兩個濾波器一起組成一個帶通濾波器，通頻帶寬為4.5MHz，中心頻點為2.4GHz ο
[0022]如圖4所示，控制器外圍電路包括控制器D1、晶體XL2、電容C20、電容C27、電容C17、電容C44、電源濾波電容C43、電流基準電阻R3。
[0023]本實用新型的控制器采用德州儀器公司的型號為CC2510F16芯片，為主節點；其工作頻段是2.4-2.5GHz，芯片內嵌8051處理器，包含64kB的flash存儲器和8kB RAM，采用 24MHz± 1ppm 晶體。
[0024]通過配置芯片內部SFR寄存器PERCFG.UOCFG和PERCFG.UlCFG (URATO硬件引腳為P02/03，URATO硬件引腳為P16/17 )，可以配置UARTO和UARTI接口參數(波特率、校驗位、數據格式等)，電阻R14、電阻R15用于硬件配置該控制器的工作模式，本電路工作在主節點管理模式。
[0025]本電路采用內置PA，數據通信時工作電流是10mA，發射功率是12dBm ;本電路采用內置LNA和AGC，接收電流是4.5mA，接收靈敏度-llOdBm，自動增益調節器范圍是0~64dB ；本電路采用內部RSSI檢測，無線通信速率為2.4kbps時，RSSI檢測閾值為81dB，當高速模式下2Mbps時，RSSI檢測閾值為78dB。
[0026]為了保證射頻信號頻率偏差在±5kHz范圍內，晶體XL2采用土 1ppm高品質晶體。
[0027]為了保證射頻發射時信號強度達到12dBm，電流基準電阻R3采用精度為0.5%的精密電阻。
[0028]如圖5所示，本實用新型的USB轉UART數據轉換器采用Silicon Labs公司的型號為CP2102的芯片；芯片內置576Byte接收緩存器和640Byte發送緩存器，接口通信波特率范圍大(從300bps到2Mbps可設置)。USB電路采用SWl單刀雙擲開關，開啟無線通信電路供電。
[0029]圖中，C19、C30為UART數據保護電容，D4、D5為USB數據線靜電保護管，R9、RlO為數據線常態低電平電阻，R7、R8為USB數據線限流電阻，C26為電源濾波電容，R4、R16為CP2102低功耗工作配置電阻，R1UR12為UART數據線短路電阻。
[0030]如圖6所示，供電電路主要采用型號為AMSl117的穩壓電源芯片D2，其輸入電壓5~15V，輸出電壓3.3V±10%，輸出電流800mA。圖中，C34、C35為電源輸入濾波電容，C31、C32、C33為數字電源輸出濾波電容。L8是數字電源與模擬電源隔離磁珠，C42、C40、C41、C39為模擬電源濾波電容。
[0031]如圖7所示，復位電路包括按鍵復位電路和指示燈電路。圖中，Kl為普通四角按鈕按鍵，R2、R5、R6為指示燈發光二極管限流電阻，LED1、LED2是發光二極管，XS3為調試接口(HDR1X4)。
[0032]本實用新型采用主從運行模式，主節點通過無線喚醒信號喚醒設備內部的從節點。主節點采用USB轉接口與電腦相連(USB數據和USB供電)。數據通信時，主節點能夠同時與3個從節點進行數據通信(無線控制或數據升級)，主節點可以管理從節點的無線信道參數信息。
【主權項】
1.一種USB無線通信電路，其特征在于，包括天線阻抗匹配電路、RF收發電路、控制器、USB轉UART數據轉換器、USB電路、復位電路和供電電路；控制器通過RF收發電路再經由天線阻抗匹配電路與RF天線連接；控制器通過USB轉UART數據轉換器與USB電路連接；復位電路分別與控制器、USB轉UART數據轉換器連接；供電電路為控制器、USB轉UART數據轉換器、USB電路供電。
2.根據權利要求1所述的USB無線通信電路，其特征在于，所述天線阻抗匹配電路包括 型濾波器、雙向瞬態抑制器和高頻耦合電容；RF天線通過31型濾波器與高頻耦合電容連接；RF天線通過雙向瞬態抑制器接地。
3.根據權利要求1所述的USB無線通信電路，其特征在于，所述RF收發電路包括電容C18、電容C19、電容C23、電容C24、電感L5和電感L7 ;射頻信號負端通過電容C18串聯電容C19與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號負端還通過電容C18經由電感L5接地；射頻信號正端通過電容C23串聯電感L7與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號正端還通過電容C23經由電容C24接地。
4.根據權利要求1所述的USB無線通信電路，其特征在于，所述控制器采用德州儀器公司的型號為CC2510F16芯片，為主節點。
5.根據權利要求1所述的USB無線通信電路，其特征在于，所述USB轉UART數據轉換器采用Silicon Labs公司的型號為CP2102的芯片。
6.根據權利要求1所述的USB無線通信電路，其特征在于，所述復位電路包括按鍵復位電路和指示燈電路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種USB無線通信電路，包括天線阻抗匹配電路、RF收發電路、控制器、USB轉UART數據轉換器、USB電路、復位電路和供電電路；控制器通過RF收發電路再經由天線阻抗匹配電路與RF天線連接；控制器通過USB轉UART數據轉換器與USB電路連接；復位電路分別與控制器、USB轉UART數據轉換器連接；供電電路為控制器、USB轉UART數據轉換器、USB電路供電。本實用新型是一種低成本、低功耗、高速、2.4GHz無線通信電路；采用無線通信方式，通信速率達到2Mbps；可同時與3個從節點進行數據通信；本實用新型還采用USB轉接方式，USB接口既能與電腦進行數據通信，又能提供5V電源。
【IPC分類】G08C17-02
【公開號】CN204406653
【申請號】CN201520129149
【發明人】王成, 朱政堅, 陳劍
【申請人】威勝集團有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月6日