本實(shí)用新型涉及無線自組網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種無線通信模塊。

背景技術(shù)：

用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)是國家電網(wǎng)公司推進(jìn)“兩個(gè)轉(zhuǎn)變”、實(shí)施“三集五大”的必然選擇，是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，是支撐階梯電價(jià)政策執(zhí)行的基礎(chǔ)條件。依據(jù)國家電網(wǎng)公司“十二五”發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略目標(biāo)，2011年至2015年各網(wǎng)省公司全面開展用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)工作，進(jìn)一步加快系統(tǒng)主站、終端設(shè)備、智能電表及通信信道的建設(shè)進(jìn)度和深化應(yīng)用的進(jìn)程，通過不斷推進(jìn)用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)“全采集、全覆蓋、全費(fèi)控”的建設(shè)目標(biāo)，及時(shí)、完整、準(zhǔn)確地為SG186營(yíng)銷系統(tǒng)及其相關(guān)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理各環(huán)節(jié)的決策、分析提供支撐，為實(shí)現(xiàn)智能用電雙向互動(dòng)服務(wù)提供信息基礎(chǔ)。

在此背景下，如何提升本地采集的可靠性是影響用電信息采集系統(tǒng)能否達(dá)到目標(biāo)的關(guān)鍵因素。當(dāng)前采用的本地采集方式主要有電力線載波、RS485以及微功率無線三種，其中電力線載波因?yàn)樵诔杀竞褪┕し矫娴母?jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)而被國網(wǎng)選作最主要的通信方式。從目前大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來看，載波通信的數(shù)據(jù)采集率已經(jīng)可以達(dá)到80-95%，但與“全采集，全覆蓋”的目標(biāo)還存在一定的距離。于是，在PLC網(wǎng)絡(luò)中嵌入?yún)^(qū)域無線自組網(wǎng)產(chǎn)品，可低成本、高效率的提升PLC網(wǎng)絡(luò)的抄表可靠性；在保護(hù)電力系統(tǒng)既有投資的同時(shí)，向全采集的目標(biāo)邁進(jìn)。

公開號(hào)為CN205453681U的中國專利公開了一種物聯(lián)網(wǎng)ZigBee射頻模塊，其包括ZigBee主控芯片、信號(hào)功率放大器、第一晶振電路、第二晶振電路、SPI接口、外置Flash單元和射頻天線，ZigBee主控芯片與第一晶振電路、第二晶振電路、SPI接口、信號(hào)功率放大器均雙向連接，信號(hào)功率放大器和射頻天線雙向連接，外置Flash單元通過SPI接口和ZigBee主控芯片雙向連接。為了減小整個(gè)模塊的體積，ZigBee主控芯片和信號(hào)功率放大器共用一個(gè)電源模塊，但是ZigBee主控芯片上的脈沖干擾電壓會(huì)影響功率放大器，降低整個(gè)模塊的抗干擾性和可靠性；且該模塊的傳輸距離較短，用于用電信息采集系統(tǒng)中的效果欠佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種無線通信模塊，能在減小整個(gè)模塊體積時(shí)提高抗干擾性和可靠性，且具有較長(zhǎng)的傳輸距離。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：

一種無線通信模塊，包括：

主控模塊；

接口模塊，用于與其他設(shè)備連接，與所述主控模塊雙向連接；

射頻模塊，用于收發(fā)信號(hào)，與所述主控模塊雙向連接；

功放模塊，用于放大信號(hào)的發(fā)射功率，與所述射頻模塊雙向連接；

天線系統(tǒng)，用于提高信號(hào)傳輸距離，與所述功放模塊雙向連接；

電源模塊，包括第一電源模塊和第二電源模塊，所述第一電源模塊為主控模塊供電，所述第二電源模塊與所述第一電源模塊電連接并為射頻模塊供電；

所述主控模塊、接口模塊、第一電源模塊均與第一接地端連接，所述射頻模塊、功放模塊、第二電源模塊均與第二接地端連接；

所述第一接地端和第二接地端之間設(shè)置有隔離電路。

通過采用上述技術(shù)方案，第二電源模塊由第一電源模塊供電，使得整個(gè)模塊只有一個(gè)供電單元，可減小模塊體積；且主要由主控模塊、接口模塊組成的數(shù)字電路部分連接于第一接地端，主要由射頻模塊、功放模塊組成的模擬電路部分連接于第二接地端，并在第一接地端和第二接地端之間設(shè)置了隔離電路，使得數(shù)字電路部分的脈沖干擾電壓不易影響模擬電路部分，提高真?zhèn)€模塊的可靠性；另外，信號(hào)經(jīng)過功放模塊和天線系統(tǒng)的共同作用可擴(kuò)大信號(hào)的傳輸距離。

進(jìn)一步的，所述第二電源模塊包括濾波電路，所述濾波電路主要由若干電容并聯(lián)而成，所述電容的一端連接于所述第一電源模塊，另一端連接于第二接地端。

通過采用上述技術(shù)方案，利用電容并聯(lián)的濾波方式，可平穩(wěn)電壓，慮除波紋和中高頻噪聲的干擾。

進(jìn)一步的，所述隔離電路包括一0歐姆電阻，所述0歐姆電阻連接于第一接地端和第二接地端之間。

通過采用上述技術(shù)方案，因?yàn)榈鼐€阻抗不是0，當(dāng)電流流經(jīng)它時(shí)就會(huì)有電壓降，使得各處的參考地電壓不再相同，現(xiàn)在兩邊使用同一個(gè)第一電源模塊，數(shù)字電路上的脈沖干擾電壓影響模擬電路，0歐姆電阻作為第一電源模塊和第二電源模塊的隔離器件，能有效的抑制高頻的干擾進(jìn)入到模擬電路部分中。

進(jìn)一步的，所述無線通信模塊還包括晶振模塊，所述晶振模塊包括與主控模塊雙向連接的用于提供給主控模塊時(shí)鐘的第一晶振模塊和用于提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘的第二晶振模塊，以及與所述射頻模塊雙向連接的用于提供給射頻模塊時(shí)鐘的第三晶振模塊。

通過采用上述技術(shù)方案，第一晶振模塊為主控模塊提供時(shí)鐘信號(hào)，第二晶振模塊產(chǎn)生的始終信號(hào)給內(nèi)部時(shí)鐘使用，使得整個(gè)模塊在待機(jī)狀態(tài)使仍然能夠使用，第三晶振模塊為射頻模塊提供時(shí)鐘信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述無線通信模塊還包括平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路，所述平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路連接于所述射頻模塊和功放模塊之間。

通過采用上述技術(shù)方案，由于射頻模塊輸出多級(jí)信號(hào)，而功放模塊只有單級(jí)輸入，所以需要平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述接口模塊包括至少3個(gè)串口。

通過采用上述技術(shù)方案，串口的設(shè)置使得整個(gè)無線通信模塊與外界能夠有更多種通信方式（RS485通信，載波通信，紅外通信，無線通信；其中無線方案中RS485通信和紅外通信可以復(fù)用一個(gè)串口），所以接口模塊上至少需要三個(gè)串口。

進(jìn)一步的，所述無線通信模塊還包括與主控模塊雙向連接的用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊。

通過采用上述技術(shù)方案，由于主控模塊本身的內(nèi)存并不大，不能夠存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，所以設(shè)置了存儲(chǔ)模塊以擴(kuò)大存儲(chǔ)容量。

進(jìn)一步的，所述主控模塊包括型號(hào)為SAM3N2AA-AU的單片機(jī)。

通過采用上述技術(shù)方案，型號(hào)為SAM3N2AA-AU的單片機(jī)自帶的Flash容量較大、功耗較低，從而提高整個(gè)模塊的性能。

進(jìn)一步的，所述射頻模塊包括型號(hào)為AT86RF231的射頻芯片。

通過采用上述技術(shù)方案，型號(hào)為AT86RF231的射頻芯片的工作頻率為2.4GHz、支持跳頻技術(shù)、能快速建立PLL、具有較大的傳輸距離、低功耗、傳輸速率高，較為符合模塊的需求。

進(jìn)一步的，所述功放模塊包括型號(hào)為SE2431L的芯片。

通過采用上述技術(shù)方案，型號(hào)為SE2431L的芯片的輸出功率較大、內(nèi)部集成天線開關(guān)、噪聲系數(shù)低、功耗低，較為符合模塊的需求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

1、主控模塊和射頻模塊均由第一電源模塊供電，可減小整個(gè)模塊的體積；

2、整個(gè)模塊設(shè)置有兩個(gè)接地端，且兩個(gè)接地端之間連接有0歐姆電阻，可防止脈沖干擾電壓對(duì)射頻模塊產(chǎn)生干擾；

3、額外設(shè)置了存儲(chǔ)模塊，可存儲(chǔ)較大容量的數(shù)據(jù)；

4、功放模塊的設(shè)置可提高信號(hào)的傳輸距離。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的整體系統(tǒng)框圖；

圖2為主控模塊的電路原理圖；

圖3為第一晶振模塊的電路原理圖；

圖4為第二晶振模塊的電路原理圖；

圖5為存儲(chǔ)模塊的電路原理圖；

圖6為接口模塊的電路原理圖；

圖7為射頻模塊的電路原理圖；

圖8為第三晶振模塊的電路原理圖；

圖9為第二電源模塊的電路原理圖；

圖10為隔離電路的電路原理圖；

圖11為功放模塊的電路原理圖；

圖12為平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。

附圖標(biāo)記：1、主控模塊；2、接口模塊；3、射頻模塊；4、功放模塊；5、天線系統(tǒng)；6、第二電源模塊；7、隔離電路；8、濾波電路；9、第一晶振模塊；10、第二晶振模塊；11、第三晶振模塊；12、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路；13、存儲(chǔ)模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

一種無線通信模塊，參照?qǐng)D1，包括：用于處理信號(hào)的主控模塊1；與主控模塊1雙向連接的用于與其他設(shè)備連接的接口模塊2、用于為主控模塊1提供時(shí)鐘信號(hào)的第一晶振模塊9、用于提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)的第二晶振模塊10、用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊13、以及用于收發(fā)信號(hào)的射頻模塊3；與射頻模塊3雙向連接的用于放大信號(hào)發(fā)射功率的功放模塊4、用于為射頻模塊3提供時(shí)鐘信號(hào)的第三晶振模塊11、用于轉(zhuǎn)換信號(hào)的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路12；與平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路12雙向連接的功放模塊4；以及與功放模塊4雙向連接的天線系統(tǒng)5。其中主控模塊1由第一電源模塊供電，射頻模塊3由第二電源模塊6供電，而第二電源模塊6由第一電源模塊供電，即射頻模塊3和主控模塊1實(shí)際上共用一個(gè)電源。

參照?qǐng)D2，主控模塊1包括型號(hào)為SAM3N2AA-AU的單片機(jī)，該單片機(jī)的自帶的Flash容量較大、功耗較低。與該單片機(jī)的第45引腳和第46引腳連接有第一晶振模塊9，參照?qǐng)D3，第一晶振模塊9采用12MHz的無源晶振，可產(chǎn)生較高頻率的時(shí)鐘信號(hào)給單片機(jī)。與該單片機(jī)的第23引腳和第24引腳連接有第二晶振模塊10，參照?qǐng)D 4，第二晶振模塊10采用32.768KHz的無源晶振，產(chǎn)生較低頻率的時(shí)鐘信號(hào)，使得整個(gè)模塊在待機(jī)狀態(tài)時(shí)仍有時(shí)鐘信號(hào)。與該單片機(jī)的第28引腳和第31引腳連接有存儲(chǔ)模塊13，參照?qǐng)D5，存儲(chǔ)模塊13采用型號(hào)為M24256-BR6TP的芯片，該芯片的第5引腳與單片機(jī)第28引腳連接，第6引腳與單片機(jī)第31引腳連接，該芯片的設(shè)置，使得整個(gè)模塊的應(yīng)用場(chǎng)所更加廣泛，比如應(yīng)用于國網(wǎng)采集器中，可存儲(chǔ)用戶表的數(shù)據(jù)三個(gè)月以上的時(shí)間，且該芯片與單片機(jī)之間采用I2C通信方式。另外，參照?qǐng)D6，接口模塊2包括至少3個(gè)串口這是因?yàn)楫?dāng)模塊應(yīng)用在采集器上時(shí)，至少需要三種與外界不同的通信方式（RS485通信，載波通信，紅外通信，無線通信；其中無線方案中RS485通信和紅外通信可以復(fù)用一個(gè)串口），在單片機(jī)的IO口上還設(shè)置有電平轉(zhuǎn)換電路，以得到適用的電平信號(hào)。

參照?qǐng)D7，射頻模塊3采用型號(hào)為AT86RF231的射頻芯片，且該射頻芯片與單片機(jī)之間采用SPI通信方式。與射頻芯片的第25引腳和第26引腳連接有第三晶振模塊11，參照?qǐng)D8，第三晶振模塊11采用16MHz的無源晶振，可產(chǎn)生較高頻率的時(shí)鐘信號(hào)給射頻芯片。

本實(shí)施例中，第一電源模塊可采用電池，電壓范圍在1.8V~3.6V之間，且紋波必須低于100mV。參照?qǐng)D9，射頻芯片由第二電源模塊6供電，該第二電源模塊6包括一濾波電路8，該濾波電路8主要由四個(gè)陶瓷電容并聯(lián)而成，電源經(jīng)過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)后可實(shí)現(xiàn)濾除紋波。這四個(gè)電容參數(shù)的選擇可根據(jù)以下公式：C≥2.5T/R（其中: C為濾波電容,單位為UF; T為頻率, 單位為Hz；R為負(fù)載電阻,單位為Ω）。本實(shí)施例中，第一級(jí)電容選取2.0~4.7uF，用來平穩(wěn)電壓濾除紋波；第二級(jí)用0.1uF左右的電容，用來濾除低頻的紋波；第三級(jí)用100pF的電容用來濾除中高頻的噪聲干擾；第四級(jí)用10~33pF的電容用來濾除高頻噪聲的干擾。

且綜上可看出，本實(shí)施例中設(shè)置有兩個(gè)接地端，分別為與主控模塊1、接口模塊2、第一晶振模塊9、第二晶振模塊10、存儲(chǔ)模塊13、第一電源模塊連接的第一接地端，以及與射頻模塊3、功放模塊4、第三晶振模塊11、第二電源模塊6連接的第二接地端連接；這是因?yàn)橹饕芍骺啬K1、接口模塊2、第一晶振模塊9、第二晶振模塊10和存儲(chǔ)模塊13組成的數(shù)字電路部分會(huì)產(chǎn)生脈沖干擾電壓，若是主要由射頻模塊3、功放模塊4、第三晶振模塊11組成的模擬電路部分與數(shù)字電路部分共用一個(gè)電源和接地端，則數(shù)字電路部分產(chǎn)生的脈沖干擾電壓會(huì)通過接地端傳送至模擬電路部分，對(duì)模擬電路部分產(chǎn)生干擾，影響整個(gè)模塊的性能，所以在第一接地端和第二接地端之間設(shè)置了隔離電路7。參照?qǐng)D10，該隔離電路7包括一0歐姆電阻，0歐姆電阻連接于第一接地端和第二接地端之間，可有效抑制脈沖干擾電壓進(jìn)入到模擬電路部分。

另外，由于RF231射頻芯片的最大輸出功率只有+3dbm，在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)合中這么小的輸出功率所能達(dá)到的通信距離是非常有限的，所以在RF231射頻芯片的后端設(shè)置了功放模塊4來來增加發(fā)射功率以提高通訊距離。本實(shí)施例中，功放模塊4采用型號(hào)為SE2431L的芯片，參照?qǐng)D11，SE2431L芯片是一款高性能，完全集成RF前端模塊的ZigBee/智能能源和802.15.4應(yīng)用設(shè)計(jì)。SE2431L芯片具有完全匹配的50Ω輸入和輸出，集成了級(jí)間匹配和諧波濾波，數(shù)字控制與1.6 - 3.6 V CMOS電平兼容，射頻模塊3工作在寬電源電壓范圍為2.0至3.6V，電池的放電曲線在很寬的頻譜上，總之，對(duì)信號(hào)的控制非常好，也就是說信號(hào)損耗可以降到很少，而且輸出的信號(hào)非常干凈，引發(fā)的額外干擾成分很少。

但是，射頻芯片輸出的差分信號(hào)為多級(jí)輸出，而本實(shí)施例采用的功放芯片是單端輸入單端輸出的，于是射頻模塊3和功放模塊4之間設(shè)置了平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路12，參照?qǐng)D12，將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成單極信號(hào)。

本實(shí)施例的工作原理：

信號(hào)接收：天線系統(tǒng)5將接收到的微弱信號(hào)通過功放模塊4放大之后，進(jìn)入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路12轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)的方式輸入到射頻模塊3中，然后再將該信號(hào)輸入至主控模塊1中進(jìn)行處理，之后傳送至存儲(chǔ)模塊13中進(jìn)行存儲(chǔ)，外接設(shè)備通過串口獲取接收的信號(hào)；

信號(hào)輸出：主控模塊1接收的信號(hào)傳輸至射頻模塊3中并以差分信號(hào)形式輸出至平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路12中轉(zhuǎn)換成單機(jī)信號(hào)輸入到功放模塊4的輸入端，信號(hào)經(jīng)功放模塊4放大后輸出，并通過天線系統(tǒng)5將放大后的信號(hào)發(fā)射出去。

該無線通信模塊適用于但不僅僅適用于電力無線抄表。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。