基于NB-IoT的无线通信模块的制作方法

文档序号:14685248发布日期:2018-06-12 23:21
基于NB-IoT的无线通信模块的制作方法

本发明涉及通信领域,尤其涉及一种基于NB-IoT的无线通信模块。



背景技术:

随着智能城市、大数据时代的来临,无线通信将实现万物连接,我们正进入万物互联的时代。

NB-IoT(窄带物联网)在物联网应用中的优势显著,为传统蜂窝网技术及蓝牙、Wi-Fi等短距离传输技术所无法比拟。首先其覆盖更广,在同样的频段下,NB-IoT比现有网络增益20dB,覆盖面积扩大100倍。

但现在常用的NB-IoT模块的功耗还较高,不利于NB-IoT模块推广利用。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中NB-IoT模块的功耗还较高的缺陷,提供一种基于NB-IoT的无线通信模块。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:

一种基于NB-IoT的无线通信模块,所述基于NB-IoT的无线通信模块包括:

射频功率放大器模块;

Boost模块,所述Boost模块包括使能端、输入端和输出端;

NB-IoT处理器,所述NB-IoT处理器包括GPIO端口、用户身份识别模块;

所述使能端与所述GPIO端口电连接,所述输出端分别与所述射频功率放大器模块的供电端和所述用户身份识别模块的供电端电连接,外部电源分别与所述NB-IoT处理器和所述输入端连接;

当所述NB-IoT处理器进入省电模式时,GPIO端口由高电平变为低电平,所述使能端为低电平,所述输出端无输出电压。

较佳地,当所述NB-IoT处理器进入唤醒模式时,GPIO端口由低电平变为高电平,所述使能端为高电平,所述输出端输出电压。

较佳地,所述Boost模块包括Boost芯片、电感、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电容;

所述Boost芯片包括使能引脚、输入引脚、输出引脚、信号地引脚、电源地、反馈引脚和开关引脚;所述使能引脚作为所述使能端;所述输入引脚作为所述输入端,所述输入引脚通过所述电感与所述开关引脚电连接,所述输入引脚还通过所述第一电容接地;所述输出引脚作为所述输出端,所述输出引脚与所述反馈引脚之间并联所述第一电阻、所述第三电容,所述输出引脚还通过所述第二电容接地;所述反馈引脚和所述信号地引脚之间并联所述第二电阻,所述信号地引脚还接地;所述电源地接地。

较佳地,所述NB-IoT处理器包括RTC模块,当所述RTC模块进入所述省电模式时,所述NB-IoT处理器控制所述GPIO口从高电平变为低电平。

较佳地,所述射频功率放大器模块包括射频放大器,所述输出端与所述射频放大器的供电端连接,所述射频放大器还包括射频天线端,所述射频天线端与RF天线电连接,所述射频功率放大器模块包括信号输入端和信号输出端,所述NB-IoT处理器包括射频收发模块,所述射频收发模块包括数据输入端和数据输出端,所述信号输入端和所述数据输出端电连接,所述信号输出端和所述数据输入端电连接。

较佳地,所述射频功率放大器模块还包括输入信号过滤器,所述输入信号过滤器的两端分别与所述信号输出端和所述数据输入端电连接。

较佳地,所述基于NB-IoT的无线通信模块还包括封装结构体,所述封装结构体用于将所述射频功率放大器模块、Boost模块和所述NB-IoT处理器封装,所述封装结构体的外表面设置若干焊盘接口。

较佳地,所述射频功率放大器模块包括射频放大器,所述射频放大器包括射频天线端,所述NB-IoT处理器还包括电源管理模块、基带模块和射频收发模块,所述电源管理模块包括供电引脚、PSM模式中断引脚;所述基带模块包括开机引脚、复位引脚、网络灯指示引脚、ADC引脚、USIM引脚、串口引脚、SPI引脚、USB引脚,若干所述焊盘接口包括供电接口、射频天线接口、PSM模式中断接口、开机接口、复位接口、网络灯指示接口、ADC接口、USIM接口、串口接口、SPI接口、USB接口,所述供电接口与所述供电引脚电连接,所述射频天线接口与所述射频天线端电连接、所述PSM模式中断接口与所述PSM模式中断引脚电连接、所述开机接口与所述开机引脚电连接、所述复位接口与所述复位引脚电连接、所述网络灯指示接口与所述网络灯指示引脚电连接、所述ADC接口与所述ADC引脚电连接、所述USIM接口与所述USIM引脚电连接、所述串口接口与所述串口引脚电连接、所述SPI接口与所述SPI引脚电连接、所述USB接口与所述USB引脚电连接。

较佳地,所述NB-IoT处理器包括接地引脚,若干所述焊盘接口包括地焊盘,所述接地引脚通过所述地焊盘与外部主板电连接。

较佳地,所述封装结构体的封装方式为栅格陈列封装。

本发明的积极进步效果在于:

本发明的基于NB-IoT的无线通信模块利用Boost模块为射频功率放大器模块和用户身份识别模块供电,当NB-IoT处理器进入省电模式时,NB-IoT处理器控制GPIO端口由高电平变为低电平,从而将Boost模块的使能端变为低电平,此时Boost模块的输出端无输出电压,则射频功率放大器模块和用户身份识别模块不工作,从而降低了基于NB-IoT的无线通信模块的功耗。本发明的基于NB-IoT的无线通信模块的功耗更低,利于基于NB-IoT的无线通信模块的推广应用。

附图说明

图1为本发明一实施例的基于NB-IoT的无线通信模块的电路示意图。

图2为本发明一实施例的基于NB-IoT的无线通信模块中Boost电路示意图。

图3为本发明一实施例的基于NB-IoT的无线通信模块的封装结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本实施例提供一种基于NB-IoT的无线通信模块,基于NB-IoT的无线通信模块电路部分和封装结构体部分,封装结构体将电路部分封装。电路部分如图1所示,封装结构体如图3所示。

如图1所示,电路部分包括Boost模块1、射频功率放大器模块2、NB-IoT处理器3。

NB-IoT处理器3包括用户身份识别模块31、RTC(实时时钟)模块32、基带模块33、射频收发模块34、电源管理模块35。电源管理模块35包括为用户身份识别模块31供电的引脚AVDD_VSIM。

Boost模块1包括使能端EN、输入端VIN和输出端VOUT;外部电源VBAT通过输入端VIN为Boost模块供电,Boost模块的输出端VOUT输出电压,输出端VOUT分别连接至射频功率放大器模块2和引脚AVDD_VSIM,分别为射频功率放大器模块2和用户身份识别模块31供电。外部电源VBAT为NB-IoT处理器3供电。

将NB-IoT处理器3的GPIO(通用输入输出接口)端口电连接至Boost模块1的使能端EN;当RTC模块32进入省电模式时,NB-IoT处理器3进入省电模式,NB-IoT处理器3控制GPIO端口从高电平变为低电平,当GPIO端口由高电平变为低电平,Boost模块1的使能端EN为低电平,Boost模块1的输出端VOUT无输出电压。射频功率放大器模块2和用户身份识别模块31不工作,从而降低了基于NB-IoT的无线通信模块的功耗。当NB-IoT处理器3进入唤醒模式时,GPIO端口由低电平变为高电平,使能端为高电平,输出端VOUT输出电压为射频功率放大器模块2和用户身份识别模块31供电。

目前市场上的基于NB-IoT的无线通信模块工作电压较高,工作电压为3.1V~4.2V之间,也有很多使用不可充电电池比如锂锰电池和碱性电池的应用,但对于此类应用,需要额外增加电源进行电压转换,增加了功率损耗。本实施例中的基于NB-IoT的无线通信模块的工作电压范围为2.1~3.63V,可以用锂锰电池或2节碱性电池直接供电,基于NB-IoT的无线通信模块的外围无需增加电源模块,极大地提高了电池容量的利用率,延长了电池使用寿命。

具体的Boost模块1的电路如图2所示,Boost模块1包括Boost芯片11、电感L1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3。

Boost芯片11包括EN引脚、VIN引脚、VOUT引脚、信号地引脚AGND、电源地PGND、反馈引脚FB和开关引脚SW;EN引脚作为使能端EN;VIN引脚作为输入端VIN,VIN引脚通过电感L1与开关引脚SW电连接,VIN引脚还通过第一电容C1接地;VOUT引脚作为输出端VOUT,VOUT引脚与反馈引脚SW之间并联第一电阻R1、第三电容C3,VOUT引脚还通过第二电容C2接地;反馈引脚SW和信号地引脚AGND之间并联第二电阻R2,信号地引脚AGND还接地;电源地PGND接地。

如图1所示,射频功率放大器模块2包括输入信号过滤器21和射频放大器22,所述射频放大器22包括信号输入端RX2、信号输出端TX2和射频天线端RF。射频天线端RF与外部RF天线电连接,射频天线端RF通过一双向击穿二极管TVS接地,双向击穿二极管TVS的作用可用于抑制瞬间过电压。射频收发模块34包括数据输入端RX1和数据输出端TX1,信号输入端RX2和数据输出端TX1电连接,信号输出端TX2和数据输入端RX1通过输入信号过滤器21电连接。

电源管理模块35包括供电引脚VDD_EXT、PSM模式中断引脚PSM_ENIT;基带模块包括开机引脚PWRKEY、复位引脚RESET、网络灯指示引脚NETLIGHT、ADC引脚ADC、USIM引脚USIM、串口辅引脚AUX-URAT、串口主引脚MAIN-UART、SPI引脚SPI、USB引脚USB。

本实施例NB-IoT处理器选用MT2625,MT2625集成了电源管理单元,基于NB-IoT的无线通信模块的工作电压2.1V~3.63V作为电源管理单元的输入电压,电源管理单元包含了低压差、低静态电流的DCDC(不同直流电源值的转换)和LDO(低压差线性稳压器)。

封装结构体将射频功率放大器模块、Boost模块和NB-IoT处理器封装,如图3所示,封装结构体的外表面设置若干焊盘接口41。若干焊盘接口包括供电接口、射频天线接口、PSM模式中断接口、开机接口、复位接口、网络灯指示接口、ADC接口、USIM接口、串口接口、SPI接口、USB接口,供电接口与VDD_EXT电连接,射频天线接口与RF电连接、PSM模式中断接口与PSM_ENIT电连接、开机接口与PWRKEY电连接、复位接口与RESET电连接、网络灯指示接口与NETLIGHT电连接、ADC接口与ADC电连接、USIM接口与USIM电连接、SPI接口与SPI电连接、USB接口与USB电连接。串口接口包括串口主接口和串口辅接口,串口主接口与MAIN-UART电连接、串口辅接口与AUX-UART电连接。

封装结构体的封装方式为LGA(栅格陈列封装)。封装结构体的中间设置有14个LGA焊盘42,其中有部分是reserve管脚,另一部分是地焊盘。NB-IoT处理器3包括接地引脚。接地引脚通过地焊盘与外部主板电连接,地焊盘可以使基于NB-IoT的无线通信模块的地与外部主板的地焊接更充分,减小基于NB-IoT的无线通信模块与外部主板的地的回流路径,一方面可增强整个基于NB-IoT的无线通信模块的地参考平面的完整性,有利于改善电源噪声,另一方面也可增强ESD(静电释放)性能。

本实施例的基于NB-IoT的无线通信模块利用Boost模块为射频功率放大器模块和用户身份识别模块供电,当NB-IoT处理器进入省电模式时,NB-IoT处理器控制GPIO端口由高电平变为低电平,从而将Boost模块的使能端变为低电平,此时Boost模块的输出端无输出电压,则射频功率放大器模块和用户身份识别模块不工作,从而降低了基于NB-IoT的无线通信模块的功耗。本发明的基于NB-IoT的无线通信模块的功耗更低,利于基于NB-IoT的无线通信模块的推广应用。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

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