一种高灵敏度5GHz无线收发模组

本方案提出了一种基于Semtech SX1276的5GHz无线收发模组,可用于无人机飞控,窄带数传电台等产品。SX1276是一款低功耗远距离收发器,其工作频率范围是137MHz-1020MHz,内置LoRa调制解调器,最高接收灵敏度可达-148dBm,最高传输速率可达300Kbps。本方案使用无损变频技术,将SX1276的工作频率搬移至5GHz,相对于137-1020MHz,5GHz具有更干净的频谱环境,天线尺寸更小,非常有利于长距离通视情况下的无线数据传输。

原理说明

如上图所示,本方案选用了Qorvo公司的RFFC5071对SX1276进行频率搬移,将1GHz频率搬移到5GHz频段,5GHz频段的无线信号经由射频前端和天线辐射至空间。

RFFC5071内置了压控振荡器,锁相环及2个混频器,单片机通过RFFC5071的控制接口对其进行配置,包括本振频率,混频器使能等。待发送的数据经过SX1276调制后发出,SX1276发出的1GHz信号经过RFFC5071其中的一个混频器,发射频率便转换为5GHz频段,经过滤波及功率放大后发射至空间;天线感应到的5GHz无线信号经过滤波及低噪声放大器之后,送至RFFC5071的另一个混频器,5GHz信号便被还原为1GHz,供SX1276解调并最终还原出原始数据。

上图是射频前端的原理图,包括发射通道与接收通道,并通过射频开关即RFSW8000进行收发切换。发射通道包括1个高通滤波器,用于滤除混频后的镜像频率及本振泄露,1个功率放大器即SE5004,1个低通滤波器用于抑制高次谐波;接收通道包括1个低噪声放大器即BFP740F及2个带通滤波器,来自天线的射频信号经过射频开关选通后首先经过带通滤波器选频,筛选出需要的信号,然后送入低噪声放大器的提升信号强度。来自SX1276的发射使能、接收使能信号控制着SE5004及BFP740F的打开与关闭。

系统工作过程如下图所示

RFFC5071的主要特征如下

  • 85MHz-4200MHz本振频率范围
  • 典型步进1.5Hz
  • 全集成低相位噪声VCO与LO缓冲器
  • 相位噪声典型值为0.18 Degree RMS@1GHz
  • 高线性度混频器
  • 30-6000MHz混频器频率范围
  • 输入IP3可达23dBm

射频前端内部框图如下所示

发射通道:RFFC5071发出的5GHz信号首先经过带通滤波器进行频率筛选,抑制镜像频率及本振泄露,然后送至驱动放大器;经过驱动放大器后的5GHz信号经过低通滤波器滤除谐波并送至功率放大器进行功率放大器,再次经过低通滤波器滤除谐波并送入射频开关。

接收通道:天线感应到的5GHz信号,经过射频开关后送入带通滤波器进行频率筛选,滤除干扰信号,然后送入低噪声放大器提升信噪比,低噪声放大器输出后再次经过带通滤波器,进一步削弱干扰信号。由于SX1276内置了LoRa调制解调技术,其接收灵敏度可达-148dBm,因此5GHz通道的接收灵敏度同样可达-148dBm。

收发切换: SX1276本身的GPIO可用于射频开关的收发切换。

本方案将LoRa调制解调技术与无损变频技术结合,提出了高灵敏度5GHz收发模组的设计思路,为远距离通视无线视距传输提供了一种高性价比的解决方案,可广泛应用于数传领域。

4 thoughts on “一种高灵敏度5GHz无线收发模组

  1. 有人用过RFFC5071A这个芯片?开发遇到点问题,请求支援

  2. 您好,我们现在有块板卡用的是GD32F103这款单片机控制RFFC5071A,需要做外协开发,不知是否有兴趣?
    联系方式:薛(15910654091)

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