一种全双工通信和多路下行通信系统的制作方法

本实用新型涉及一种无线通信技术领域，特别涉及一种全双工通信和多路下行通信系统。

背景技术：

近年来随着物联网应用的不断普及，lora技术也开始被越来越多人所关注。lora网关是lora技术应用中极其重要的一环，但是现有的lora网关射频部分大多是以半双工机制工作的，即在接收无线数据时不能发送，在发送无线数据时不能接收，也就是不能同时发送和接收无线数据。半双工工作机制使得lora网关仅适用于低速率、低数据量的低效数据采集应用场景，极大地限制了lora技术的应用场景。现有的lora网关射频部分少数也是支持全双工的，但只支持单下行，单下行的方式严重影响了需要频繁交互通信的应用场景。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本实用新型提出了一种既实现了全双工通信的功能，又可以同时发射和接收无线数据，还实现了多路并发下行的功能，满足下行控制很多应用场景等特点的全双工通信和多路下行通信系统。

本实用新型解决上述技术问题提供的一种技术方案是：提供了一种全双工通信和多路下行通信系统，包括电源管理模块、gps模块、mcu、fpga、基带处理器、上行射频收发器、下行射频收发器、pa、隔离器、合路器、lpf、分路器、lna、开关和双工器，所述电源管理模块为各个模块提供电源，所述gps模块连接mcu、fpga和基带处理器，所述mcu和fpga连接下行射频收发器和基带处理器，所述下行射频收发器依次连接pa、隔离器、合路器、lpf和双工器，所述基带处理器连接上行射频收发器，所述上行射频收发器分别连接分路器和两个pa，所述分路器连接lna、开关和双工器，其中一个pa连接开关，另一个pa连接双工器，所述双工器实现全双工通信。

优选地，所述双工器上设有天线。

优选地，所述mcu和fpga用于控制整个系统运行的时序。

优选地，所述lna工作电压为3-5v。

优选地，所述基带处理器包括49个lora接收解调器和1个gfsk解调器。

优选地，所述合路器将多路射频信号合成为一路信号输出。

优选地，所述分路器将一路射频信号分为两路视频信号。

优选地，所述电源管理模块将外部输入的电源转换为各个模块需要的电压，为各个模块提供电源。

优选地，所述gps模块用于定位和提供gpspps脉冲信号。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提出的全双工、多下行系统中的lora网关射频部分是以全双工机制工作的，即发送无线数据的同时也可以稳定可靠的接收无线数据，接收无线数据的同时也可以稳定可靠的发射无线数据，极大的扩展了lora技术的应用场景；此外，本实用新型提出的方案同时支持多路并发下行的功能，以便满足下行控制很多的应用场景。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种全双工通信和多路下行通信系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种全双工通信和多路下行通信系统，包括电源管理模块1、gps模块2、mcu31、fpga32、基带处理器4、上行射频收发器5、下行射频收发器6、pa7、隔离器8、合路器9、lpf10、分路器11、lna12、开关13和双工器14。

其中，电源管理模块1将外部输入的电源转换为各个模块需要的电压，为各个模块提供稳定、可靠的电源。

gps模块2用于定位和提供gpspps脉冲信号。

mcu31和fpga32芯片用于控制整个系统运行的时序。

基带处理器4包括49个lora接收解调器和1个gfsk解调器，应用于ism频段，具有高接收灵敏度。

射频收发器包括四路上行射频收发器5和四路下行射频收发器6，用于调制解调器。

pa7为功放pa，可编程增益，高效，高隔离度，相当于功率放大器。

隔离器8用于防止双工器上的天线反射回来的信号进入功放pa，起到保护pa的作用。

合路器9将多路射频信号合成为一路信号输出。

lpf10为低通滤波器，滤除高频信号。

分路器11将一路射频信号分为两路视频信号。

lna12工作电压为3-5v，具有超低噪声系数。

开关13为射频开关，用于射频收发链路切换。

双工器14具有低带内损耗，低带内驻波，高带外抑制，实现全双工。

gps模块2连接mcu31、fpga32和基带处理器4，mcu31、fpga32连接四路下行射频收发器6，所述下行射频收发器6依次连接pa7、隔离器8、合路器9、lpf10和双工器14，pa7和隔离器8分别设有四路，一路下行射频收发器分别连接一路pa和一路隔离器，四路隔离器同时连接合路器。

mcu31和fpga32连接两路基带处理器4，基带处理器连接上行射频收发器5，所述上行射频收发器5分别连接分路器11和两个pa7，所述分路器11连接lna12、开关13和双工器14，其中一个pa连接开关13，另一个pa连接双工器14，所述双工器14实现全双工通信，双工器上设有天线15。

上行射频收发器5也设有四路，一路基带处理器4连接两路上行射频收发器5，其中，两路上行射频收发器5串联后再连接分路器。

本实用新型的一种全双工通信和多路下行通信系统的时钟及时序如下，保证了系统稳定，可靠的运行；

1、fpga的时钟需要与数字基带处理器(射频收发器)共用时钟，并通过共同的主控mcu进行同步；

2、gpspps脉冲信号需要同时提供给数字基带处理器，fpga，mcu；

3、fpga与每一片下行射频收发器的控制时序需要做校准，防止从触发到发射信号的时差不一致；

4、pa的开关控制时序必须由fpga或者下行射频收发器控制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种全双工通信和多路下行通信系统，其特征在于：包括电源管理模块、gps模块、mcu、fpga、基带处理器、上行射频收发器、下行射频收发器、pa、隔离器、合路器、lpf、分路器、lna、开关和双工器，所述电源管理模块为各个模块提供电源，所述gps模块连接mcu、fpga和基带处理器，所述mcu和fpga连接下行射频收发器和基带处理器，所述下行射频收发器依次连接pa、隔离器、合路器、lpf和双工器，所述基带处理器连接上行射频收发器，所述上行射频收发器分别连接分路器和两个pa，所述分路器连接lna、开关和双工器，其中一个pa连接开关，另一个pa连接双工器，所述双工器实现全双工通信。

2.如权利要求1所述的一种全双工通信和多路下行通信系统，其特征在于：所述双工器上设有天线。

3.如权利要求1所述的一种全双工通信和多路下行通信系统，其特征在于：所述mcu和fpga用于控制整个系统运行的时序。

4.如权利要求1所述的一种全双工通信和多路下行通信系统，其特征在于：所述lna工作电压为3-5v。

5.如权利要求1所述的一种全双工通信和多路下行通信系统，其特征在于：所述基带处理器包括49个lora接收解调器和1个gfsk解调器。

6.如权利要求1所述的一种全双工通信和多路下行通信系统，其特征在于：所述合路器将多路射频信号合成为一路信号输出。

7.如权利要求1所述的一种全双工通信和多路下行通信系统，其特征在于：所述分路器将一路射频信号分为两路视频信号。

8.如权利要求1所述的一种全双工通信和多路下行通信系统，其特征在于：所述电源管理模块将外部输入的电源转换为各个模块需要的电压，为各个模块提供电源。

9.如权利要求1所述的一种全双工通信和多路下行通信系统，其特征在于：所述gps模块用于定位和提供gpspps脉冲信号。

技术总结
本实用新型提供了一种全双工通信和多路下行通信系统，包括电源管理模块、GPS模块、MCU、FPGA、基带处理器、上行射频收发器、下行射频收发器、PA、隔离器、合路器、LPF、分路器、LNA、开关和双工器，MCU和FPGA连接下行射频收发器和基带处理器，下行射频收发器依次连接PA、隔离器、合路器、LPF和双工器，基带处理器连接上行射频收发器，上行射频收发器分别连接分路器和两个PA，分路器连接LNA、开关和双工器，其中一个PA连接开关，另一个PA连接双工器，述双工器实现全双工通信；本实用新型的通信系统实现了发送无线数据的同时也可以接收无线数据，接收无线数据的同时也可以发射无线数据，同时，系统还支持多路并发下行的功能。

技术研发人员：范军旗;康秋华;雷雨锋
受保护的技术使用者：瑞兴恒方网络(深圳)有限公司
技术研发日：2020.01.16
技术公布日：2020.07.07