一种功耗可调、支持远距离通信的小体积LoRa模组的制作方法

本发明涉及物联网通信模组领域，尤其涉及一种功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组。

背景技术：

1、物联网是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与网络结合起来，实现任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。近几年兴起的lora技术，凭借着其特殊的调制方式，以及能够实现高链路预算和强抗干扰能力等特点，实现远距离无线传输，目前在物联网行业中应用越来越广泛。

2、目前市场上lora模组设计方案有两种，第一种方案为基于芯片方案设计的模组，此方案设计复杂，开发时间长而且要涉及到发射链路和接收链路的阻抗匹配设计，不仅要求开发人员有专业的射频技能，还需要专业的仪器测试。此硬件调试过程往往需要投入大量时间和精力，硬件及人力成本较高。第二种方案为基于模组厂商开发的模组方案。此方案设计固定灵活性差，模组尺寸较大。不同的实际使用场景下需要定制不同方案的模组，客户不能根据实际使用场景灵活设计。虽在射频性能和通信距离等硬件射频性能方面能满足要求，但这两种方案都有很大缺点。

3、现有专利中，申请号为cn202111375856.3，公开日为2022年1月7日的专利公开了一种全自动收发切换lora通讯模组，包括lora射频收发模块，lora射频收发模块连接有射频接收匹配网络和射频发射匹配网络，射频接收匹配网络和射频发射匹配网络连接有射频收发开关，射频收发开关根据lora射频收发模块发出的控制指令控制lora通讯模组的射频信号的接收和发射通道的开关，射频收发开关通过天线接收或发射lora射频信号，射频收发开关将由天线接收的lora射频信号传输至lora射频收发模块中，由lora射频收发模块进行射频信号的处理。该专利通过发出控制指令控制lora射频收发模组的开闭，然而没有对模组内部结构进行改进，在设计和使用缺少灵活度。

4、申请号为cn202223106122.8，公开日为2023年4月28日的专利公开了一种基于热隔离技术的lora模组，所述基于热隔离技术的lora模组包括lora芯片，所述lora芯片连接有射频匹配模块，所述射频匹配模块连接有射频开关，所述lora芯片连接有晶振模块，所述晶振模块与所述lora芯片之间设有热隔离模块，所述热隔离模块包括覆铜热岛隔离和pcb镂空隔离，所述覆铜热岛隔离为晶振模块的gnd覆铜单独设置；所述pcb镂空隔离gnd覆铜处的pcb为镂空设置。该专利缺点在于仅针对无源晶振，无法使用有源晶振。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述在设计lora模组时需要花费大量时间进行研发，且结构设计缺乏灵活性的问题，提出了一种功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组，该模组通过在模组外侧设置能够切换电源模块和晶振模块的工作模式的切换组件，客户使用时可以根据实际需要对模组进行安装，从而提高了lora模组设计的灵活性。

2、本发明具体技术方案如下：一种功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组，包括如下模块：

3、芯片模块，包含芯片晶圆，所述芯片晶圆设置在基板板材上；

4、电源模块，与芯片模块连接，所述电源模块包括两种工作模式，在模组外侧设置有切换组件；

5、晶振模块，所述晶振模块设于模组外侧，包含两种工作模式，可根据实际需要选择工作模式；

6、射频收发链路模块，所述射频收发链路模块包含塑封在模组内部的阻抗匹配电路。

7、电源模块和晶振模块中切换工作模式的组件都设置在模块外侧，使用时客户可根据实际运用场景通过选择不同组件改变工作模式，适应实际需求。

8、作为优选，所述切换组件包括电感l1，所述电源模块的工作模式包括dcdc模式，此时模组的电源输入端与电容c8第一端相连，模组的切换端通过电感l1与电容c8第一端连接，所述电容c8另一端接地。

9、当选择电源模块的工作模式为dcdc模式时，在与电源模式的连接的切换组件中连接电感l1，此时可以降低模组的接收功耗。

10、作为优选，所述电源模块的工作模式还包括ldo模式，此时模组的电源输入端通过电容c8接地，模组的切换端悬空。

11、当选择电源模块的工作模式为ldo模式时，在与电源模式的连接的切换组件中不连接电感l1，此时切换端悬空，可以降低电路的硬件成本。

12、作为优选，所述晶振模块的工作模式包括有源晶振模式，此时有源晶振x1的输出端通过电阻r7和电容c20与模组的时钟信号接收端连接，所述有源晶振x1的输入端通过电感l8与电压输入端连接，所述有源晶振x1的输入端还通过电容c19接地，所述有源晶振x1的其他端口均接地。

13、当选择晶振模块的工作模式为有源晶振模式时，将有源晶振电路与模组的时钟信号接收端连接，向模组提供固定的振荡频率，提高稳定性。

14、作为优选，所述晶振模块的工作模式包括无源晶振模式，此时无源晶振x2的输入端通过电阻r9与模组的时钟信号输出端连接，所述无源晶振x2的输入端还通过电容c21接地，所述无源晶振x2的输出端通过电阻r8与模组的时钟信号接收端连接，所述无源晶振x2的输出端通过并联的电容c22和c23接地。

15、当选择晶振模块的工作模式为无源晶振模式时，将无源晶振电路接在模组的时钟信号接收端和时钟信号输出端之间，向模组提供设定的振荡频率，提高灵活性，降低成本。

16、作为优选，所述晶振模块与模组之间设有隔热层。

17、在外置的晶振模块和模组之间设置隔热层，将模组产生的热量与晶振模块隔离，减少晶振模块受热带来负面影响。

18、作为优选，所述芯片晶圆为sx126x芯片的晶圆，所述模组采用sip工艺晶圆设计，将芯片晶圆和各模块设置于有机基板上，并通过环氧树脂进行模封灌胶。

19、通过sip封装工艺，降低制造成本，缩短产品开发周期。且通过紧凑设计，节省pcb布局空间，使模组整体的尺寸缩小，达到超小尺寸。

20、作为优选，所述射频收发链路模块包括发射链路和接收链路，所述发射链路和接收链路可通过高频开关独立工作，降低相互影响。

21、封装后的模组内塑封有阻抗匹配电路，省去了需要开发人员投入大量时间和精力进行阻抗匹配设计的必要，缩短了硬件开发周期。

22、与现有技术对比，本发明的有益效果在于：

23、本发明通过sip封装工艺，采用sip工艺晶圆设计和基板方案，有效缩小lora模组尺寸，节省pcb布局空间。

24、本发明中电源模块和晶振模块均包含两种工作模式，使用时可以根据实际应用场景的需求选择任意工作模式，从而达到不同目的，提高了lora模组的使用灵活性。

25、本发明在封装时集成了射频收发链路，内部塑封了阻抗匹配电路，在使用过程中不需要再次耗费人力和精力去开发射频链路阻抗匹配电路，缩短了缩短硬件开发周期。

技术特征：

1.一种功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组，其特征在于，包括如下模块：

2.根据权利要求1所述的功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组，其特征在于，所述切换组件包括电感l1，所述电源模块的工作模式包括dcdc模式，此时模组的电源输入端与电容c8第一端相连，模组的切换端通过电感l1与电容c8第一端连接，所述电容c8另一端接地。

3.根据权利要求2所述的功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组，其特征在于，所述电源模块的工作模式还包括ldo模式，此时模组的电源输入端通过电容c8接地，模组的切换端悬空。

4.根据权利要求1所述的功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组，其特征在于，所述晶振模块的工作模式包括有源晶振模式，此时有源晶振x1的输出端通过电阻r7和电容c20与模组的时钟信号接收端连接，所述有源晶振x1的输入端通过电感l8与电压输入端连接，所述有源晶振x1的输入端还通过电容c19接地，所述有源晶振x1的其他端口均接地。

5.根据权利要求4所述的功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组，其特征在于，所述晶振模块的工作模式包括无源晶振模式，此时无源晶振x2的输入端通过电阻r9与模组的时钟信号输出端连接，所述无源晶振x2的输入端还通过电容c21接地，所述无源晶振x2的输出端通过电阻r8与模组的时钟信号接收端连接，所述无源晶振x2的输出端通过并联的电容c22和c23接地。

6.根据权利要求5所述的功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组，其特征在于，所述晶振模块与模组之间设有隔热层。

7.根据权利要求1所述的功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组，其特征在于，所述芯片晶圆为sx126x芯片的晶圆，所述模组采用sip工艺晶圆设计，将芯片晶圆和各模块设置于有机基板上，并通过环氧树脂进行模封灌胶。

8.根据权利要求1所述的功耗可调、支持远距离通信的小体积lora模组，其特征在于，所述射频收发链路模块包括发射链路和接收链路，所述发射链路和接收链路可通过高频开关独立工作。

技术总结
本发明提供了一种功耗可调、支持远距离通信的小体积LoRa模组，解决了现有技术中LoRa模组使用灵活性低，且研发设计的成本高，时间周期长的问题。该LoRa模组中包含芯片模块、电源模块、晶振模块和射频收发链路模块，其中电源模块和晶振模块分别包含两种工作模式，可通过对应于各模块的外置切换组件进行切换，使用时可根据实际应用情景选择符合要求的工作模式，提升了LoRa模组使用的灵活性。射频收发链路模块内塑封有阻抗匹配电路，省去了需要专业人员对阻抗匹配电路进行专门设计所花费的时间和精力，缩短了开发周期。该LoRa模组通过采用SIP封装工艺，减小了LoRa模组尺寸，节省电路板布局空间。

技术研发人员：詹逍逸,成锋,孙香涛,廖先仪,孙瑶,诸向海
受保护的技术使用者：浙江利尔达物联网技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29