一种ZigBee模组的制作方法

一种zigbee模组
技术领域
1.本实用新型涉及智能家居领域，特别涉及一种zigbee模组。


背景技术：

2.在智能家居市场中，zigbee无线通信技术凭借其低功耗、低成本、网络容量大、安全可靠等优势，得到了广泛推广。通过将zigbee无线通信技术应用于智能家居领域，一方面可提高家居操作的便捷性，缩减家居成本，另一方面可提高人们的生活居住体验。除此之外，zigbee无线通信技术还可实现有效的信号抗干扰功能，为人们创造便利的同时，缩减对其他用户造成的信号干扰。
3.zigbee设备通常分为网关产品和子设备产品。其中，网关产品为了能达到控制码流功能和通信距离远的要求，需要采用大发射功率且具有硬件流控功能的模组。而子设备产品没有上述要求，因此为了节省成本，会采用低发射功率且不具有硬件流控功能的模组。
4.在现有技术中，会根据网关产品和子设备产品的具体需求，分开设计相应的zigbee模组。如此一来，增加了zigbee设备的种类和管理成本。因此，需要对现有的zigbee模组的结构进行优化，以克服上述缺点。
5.需要说明的是，以上背景技术部分所公开的信息仅用于增强对本实用新型背景的理解，因此其可能包含不构成对本领域技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种zigbee模组，其通过灵活的网络配置和功率设置，能够实现两种以上的功率发射要求，从而克服现有技术中存在的问题。
7.本实用新型总体上提供一种zigbee模组，其主要包括：网络匹配单元，该网络匹配单元包括第一端口、第二端口、n个电感和n 1个电容，所述n个电感串联连接于所述第一端口与所述第二端口之间，所述n 1个电容中的每个电容的第一端分别连接于所述n个电感的各端，所述每个电容的第二端接地，其中，n为2以上的整数；mcu单元，该mcu单元包括rf模块，rf模块具有由pa和lna并联连接而成的pa/lna电路，所述pa/lna电路连接于所述第一端口；以及天线组合单元，该天线组合单元连接于所述第二端口。
8.根据本实用新型一实施例，上述n个电感可以包括：第一电感，所述第一电感的第一端连接于所述第一端口；以及第二电感，所述第二电感的第一端连接于所述第二端口，且所述第二电感的第二端连接于所述第一电感的第二端，上述n 1个电容包括：第一电容，所述第一电容的第一端连接于所述第一端口和所述第一电感的第一端，且所述第一电容的第二端接地；第二电容，所述第二电容的第一端连接于所述第一电感的第二端和所述第二电感的第二端，且所述第二电容的第二端接地；以及第三电容，所述第三电容的第一端连接于所述第二电感的第一端和所述第二端口，且所述第三电容的第二端接地。
9.根据本实用新型一实施例，上述zigbee模组的发射功率可以选择性地设定为
10dbm或20dbm。
10.根据本实用新型一实施例，上述天线组合单元可以包括连接于所述第二端口的四代ipex底座和设置于所述四代ipex底座上的铜柱天线。
11.根据本实用新型一实施例，上述mcu单元还可以包括gpio模块，所述gpio模块连接于硬件流控串口单元，以实现mcu单元与应用处理器之间的交互。
12.根据本实用新型一实施例，上述gpio模块还可以分别连接于时钟单元和三路pwm单元。
13.根据本实用新型一实施例，上述时钟单元可以向所述mcu单元提供38.4mhz的时钟信号；上述三路pwm单元可以包括连接于gpio模块的三路pwm电路和连接于三路pwm电路的led指示灯，以借助mcu单元中的定时器电路，实现不同频率和占空比的pwm信号，从而驱动所述led指示灯。
14.根据本实用新型一实施例，上述mcu单元还可以包括adc模块，所述adc模块可以连接于12bit的adc接口。
15.根据本实用新型一实施例，上述mcu单元还可以包括电源模块，所述电源模块可以连接于供电电路单元，所述供电电路单元支持2v-3.8v的电压输入。
16.根据本实用新型一实施例，上述mcu单元可以内置有efr32mg21芯片。
17.根据本实用新型，能够实现单款zigbee模组同时满足网关产品和子设备产品的需求，提高zigbee模组的适用性，降低管理成本。
附图说明
18.以下将详细参考附图示出的特定示例性实施例，对本实用新型的上述和其他特征进行说明，所述示例性实施例在下文中仅以说明的方式给出，因此并不限制本实用新型，其中：
19.图1示出根据本实用新型一实施例的zigbee模组的结构框图。
20.图2示出根据本实用新型一实施例的网络匹配单元的电路图。
21.符号说明
22.10
ꢀꢀꢀꢀ
zigbee模组
[0023]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
mcu单元
[0024]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
网络匹配单元
[0025]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
天线组合单元
[0026]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
供电电路单元
[0027]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
时钟单元
[0028]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
三路pwm单元
[0029]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
硬件流控串口单元
[0030]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
adc单元
具体实施方式
[0031]
以下通过具体实施例对本实用新型进行详细描述，以使本领域普通技术人员能够容易地根据本说明书公开的内容实施本实用新型。以下所描述的实施例仅是本实用新型的
一部分实施例，而非全部。基于本说明书所描述的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不发生冲突的情况下，本说明书中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0033]
本实用新型的zigbee模组，利用灵活的网络匹配单元并结合mcu(microcontroller unit：微控制单元)单元中的rf(radio frequency：射频)模块，从而使单款zigbee模组同时满足网关产品和子设备产品对不同的发射功率的要求。具体来说，本实用新型的zigbee模组包括网络匹配单元、连接于网络匹配单元的第一端口的mcu单元、以及连接于网络匹配单元的第二端口的天线组合单元。其中，在第一端口与第二端口之间串联连接有n个(n为2以上的整数)电感，每个电感的端部连接有电容(共计n 1个)，各个电容的另一端接地。如此，可以方便地通过调整网络匹配单元中的某电感和电容的状态并利用软件控制pa(power amplifier：功率放大器)功率，从而实现不同的发射功率配置。
[0034]
以下结合图1和图2来说明根据本实用新型一实施例的zigbee模组10。其中，图1是根据本实用新型一实施例的zigbee模组10的结构框图。图2是zigbee模组10中的网络匹配单元2的电路图。
[0035]
如图1所示，本实施例的zigbee模组10包括mcu单元1、连接于mcu单元1的网络匹配单元2以及连接于网络匹配单元2的天线组合单元3，mcu单元1可以包括具有由pa和lna(low noise amplifier,低噪声放大器)并联连接而成的电路(以下简称为pa/lna电路)的rf模块。具体来说，如图2所示，mcu单元1的pa/lna电路可以连接于网络匹配单元2的第一端口rf
2g4
，天线组合单元2可以连接于天线组合单元3的第二端口rf
ant
，在本实施例中，优选通过层叠结构和走线宽度间距设置为50ω阻抗。
[0036]
另外，虽然未图示，但是本领域技术人员可以知晓，接收路径的lna和发送路径的pa可以经由双工器连接到网络匹配单元2的第一端口rf
2g4
，双工器可以分开两个信号，并防止相对强大的pa输出使灵敏的lna输入过载。
[0037]
在本实施例中，网络匹配单元2为两级网络匹配单元。具体来说，如图2所示，网络匹配单元2可以包括串联连接于第一端口rf
2g4
与第二端口rf
ant
之间的第一电感l1和第二电感l2，以及一端连接于第一端口rf
2g4
与第二端口rf
ant
之间的第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3。第一电感l1的第一端连接于第一端口rf
2g4
，第二电感l2串联连接于第一电感l1且第一端连接于第二端口rf
ant
，第一电容c1的第一端连接于第一端口rf
2g4
和第一电感l1的第一端，第二电容c2的第一端连接于第一电感l1的第二端和第二电感l2的第二端，第三电容c3的第一端连接于第二电感l2的第一端和第二端口rf
ant
，并且第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3的第二端均接地。
[0038]
通过这样的设计，在zigbee模组10用于网关产品时，网络匹配单元2可以实现20dbm的发射功率。而在zigbee模组10用于子设备产品时，为了兼容子设备产品中对发射功率要求不高的情况，可通过mcu单元1中的rf模块软件控制pa功率并且将第二电感l2的电阻
调整为0ω、将第三电容c3切除(不贴片)的方式切换为10dbm的发射功率。如此，实现灵了活配置发射功率的功能，既可以满足高发射功率要求的网关产品需求，也可以满足低发射功率要求的子设备产品需求。
[0039]
应予说明，虽然在本实施例中，通过采用具有两个串联的电感和一端连接于电感且另一端接地的三个并联的电容的两级网络匹配单元作为网络匹配单元2，来实现10dbm和20dbm的发射功率。但是，本实用新型不限于此，也可以根据需要采用例如三个串联的电感和一端连接于电感且另一端接地的四个并联的电容的三级网络匹配单元，来实现多种发射功率。在本实用新型中，所提及的电感和电容构成了用作阻抗变换的匹配电路。
[0040]
另外，如图1所示，本实施例的zigbee模组10还可以包括供电电路单元4、时钟单元5、三路pwm单元6、硬件流控串口单元7和adc(analog-to-digital converter：模拟/数字转换器)单元8。mcu单元1还可以包括gpio(general-purpose input/output：通用输入输出)模块、adc模块和电源(power)模块。具体来说，gpio模块可以连接于时钟单元5。优选时钟单元5可以为mcu单元1提供38.4mhz的高速时钟信号。在本实施例中，优选时钟单元5的负载电容为10pf，esr最大为40ω。另外，优选gpio模块还连接于三路pwm单元6。三路pwm单元6包括三路pwm(pwm1，pwm2，pwm3)电路和led指示灯，其用于借助mcu单元1中的定时器电路来实现不同频率和占空比的pwm信号，从而直接驱动的led指示灯。在本实施例中，特别优选gpio模块连接于硬件流控串口单元7。硬件流控串口单元7能够使zigbee模组10增加流控功能，从而方便地实现mcu单元1与应用处理器(也称为ap芯片)之间的交互。由此，能够满足网关产品要求带硬件流控功能的需求，而用于子设备产品时，忽略该硬件流控串口单元7即可。另外，优选adc模块连接于adc单元8。在本实施例中，adc单元8是adc接口(即模拟转数字的接口)，优选为12bit的adc接口，通过连接adc单元，可以方便地实现带电池产品中对电池电压等模拟量的监测。另外，电源模块可以连接于供电电路单元4，并由供电电路单元4供电。在本实施例中，优选供电电路单元4支持2-3.8v宽幅度电压输入。
[0041]
应予说明，如图1所示，优选本实施例的zigbee模组10的mcu单元1中内置有efr32mg21芯片，可直接运行zigbee/thread协议栈，特别适用于照明领域。
[0042]
另外，本实施例的天线组合单元3优选包括连接于第二端口rf
ant
的四代ipex底座和设置于四代ipex底座上的铜柱天线。由于铜柱天线价格低廉，因此采用铜柱天线可以降低产品成本。四代ipex座高度远低于一代ipex底座，因此能够整体上降低模组搭配天线的高度。
[0043]
综上所述，根据本实用新型的技术方案，具有如下技术效果：
[0044]
(1)通过设置具有两个以上的电感和三个以上电容经特定连接而成的两级以上的网络匹配单元，能够利用软件对pa功率进行适当控制，从而实现例如10dbm和20dbm等不同发射功率的要求。由此，能够同时满足网关产品和子设备产品的需求，提高zigbee模组的适用性，降低管理成本。
[0045]
(2)通过设置与gpio模块连接的硬件流控串口单元，从而可以满足网关产品对硬件流控功能的需求，而用于子设备产品时忽略即可。因此，可以轻松满足网关产品和子设备产品的要求。
[0046]
(3)通过设置adc接口，可以方便地实现带电池产品中对电池电压等模拟量的监测。
[0047]
(4)通过在天线组合单元8中采用铜柱天线，能够降低产品的成本。通过在天线组合单元8中采用四代ipex底座，能够降低了模组搭配天线的高度，利于产品的小型化。
[0048]
应当理解的是，在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本实用新型范围内的另外实施例。此外，本文所述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以对以上所阐述的结构、尺寸、材料做出相应修改而不脱离本实用新型的保护范围。
[0049]
在本技术中，反意连接词的使用旨在包括连接词。定或不定冠词的使用并不旨在指示基数。具体而言，对“该”对象或“一”和“一个”对象的引用旨在表示多个这样对象中可能的一个。此外，可以使用连接词“或”来传达同时存在的特征，而不是互斥方案。换句话说，连接词“或”应理解为包括“和/或”。术语“包括”是包容性的并且具有与“包含”相同的范围。
[0050]
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本实用新型的原理而提出。在基本上不脱离本文描述的技术的精神和原理的情况下，可以对上述实施例做出许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内。
[0051]
在本说明书中提及的所有文献都在本技术中引用作为参考，就如同每一篇文献被完整引用至本说明书作为参考。
[0052]
此外应理解，在阅读了本实用新型的上述说明内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型做出各种改动或修改，这些等同形式同样落入本实用新型的保护范围。