本實(shí)用新型屬于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種信噪比和誤碼率低、接收靈敏度高、通信距離遠(yuǎn)并且數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性高的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)。

背景技術(shù)：

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，信息的交換與通信已由人與人之間，逐漸擴(kuò)展到了物與物之間，由此產(chǎn)生了物聯(lián)網(wǎng)這一概念。物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，把物與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)主要包含節(jié)點(diǎn)模塊和網(wǎng)關(guān)設(shè)備兩大部分。其中，節(jié)點(diǎn)模塊的數(shù)量與現(xiàn)場設(shè)備的信息傳感裝置的數(shù)量相匹配，即、節(jié)點(diǎn)模塊與信息傳感裝置相一一對(duì)應(yīng)連接。而且，所有的節(jié)點(diǎn)模塊與網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間基于預(yù)定通信規(guī)則相通信連接。這樣，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備產(chǎn)生運(yùn)行數(shù)據(jù)信息時(shí)，首先，經(jīng)由信息傳感裝置傳輸至相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)模塊，然后，由節(jié)點(diǎn)模塊將運(yùn)行數(shù)據(jù)信息發(fā)送至網(wǎng)關(guān)設(shè)備，最后由網(wǎng)關(guān)設(shè)備將運(yùn)行數(shù)據(jù)信息發(fā)送到外網(wǎng)中相應(yīng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備。

但是，現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)模塊收發(fā)的射頻信號(hào)的性噪比和誤碼率通常都在5％以上，接收靈敏度大于﹣95dBm，致使數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性較低，節(jié)點(diǎn)之間的通信距離通常僅在200米以內(nèi)，使得節(jié)點(diǎn)模塊的傳輸通信性能收到了制約。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性高并且通信距離遠(yuǎn)的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)。

本實(shí)用新型提供了一種物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)，與現(xiàn)場設(shè)備相連接，用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間進(jìn)行通信，具有這樣的特征，包括：控制處理芯片，具有：第一通信端口以及第二通信端口；數(shù)據(jù)接口單元，一端與現(xiàn)場設(shè)備相連接，另一端與第一通信端口相連；以及通信單元，與第二通信端口相連接，并且基于預(yù)定通信規(guī)則與網(wǎng)關(guān)設(shè)備相通信連接，其中，控制處理芯片用于對(duì)從數(shù)據(jù)接口單元和通信單元輸入的數(shù)據(jù)信息至少進(jìn)行解析封裝處理和調(diào)制或解調(diào)處理，通信單元具有：阻抗匹配電路和與該阻抗匹配電路相連的通信器；阻抗匹配電路包含：用于對(duì)從第二通信端口輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行濾波處理的π型濾波電路；和與該π型濾波電路相連、對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行放大處理的功率放大電路，π型濾波電路包含：第一濾波用電容、第二濾波用電容以及第一濾波用電感，第一濾波用電容的一端與第二通信接口相連接，另一端接地，第二濾波用電容的一端與功率放大電路相連接，另一端接地，第一濾波用電感的一端與第一濾波用電容的一端相連接，另一端與第二濾波用電容的一端相連接，第一濾波用電容和第二濾波用電容的電容量均為0.7pF，第一濾波用電感為5.1nH。

在本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，還可以包括：外部晶振電路，與控制處理芯片相連接，包含：一個(gè)高頻振蕩電路和一個(gè)低頻振蕩電路，其中，控制處理芯片還具有與外部晶振電路相連接的晶振電路連接端口。

在本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，還可以具有這樣的特征：高頻振蕩電路具有：頻率為32Mhz的高頻晶體振蕩器和電容量為1pF的第一負(fù)載電容，高頻晶體振蕩器具有四個(gè)引腳，第1引腳和第3引腳與晶振電路連接端口相連接，第2引腳和第4引腳接地，第一負(fù)載電容與第3引腳相連接；低頻振蕩電路具有頻率為32Mhz的低頻晶體振蕩器、電容量均為9pF的第二負(fù)載電容和第三負(fù)載電容，低頻晶體振蕩器具有兩個(gè)引腳，第1引腳和第2引腳均與晶振電路連接端口相連接，第二負(fù)載電容的一端與低頻晶體振蕩器的第1引腳相連，另一端接地，第三負(fù)載電容的一端與低頻晶體振蕩器的第2引腳相連，另一端接地。

在本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，還可以具有這樣的特征：通信器包含：第一天線構(gòu)件和第二天線構(gòu)件，阻抗匹配電路還具有一個(gè)連接用電阻，該連接用電阻的一端與π型濾波電路相連接，另一端與第一天線構(gòu)件或者功率放大電路相連接，功率放大電路含有：RXF2401C型號(hào)的功放芯片、第四負(fù)載電容、第五負(fù)載電容以及第六負(fù)載電容，功放芯片具有：用于與連接用電阻的另一端相連的一個(gè)信息傳輸端口、與輸入電壓相連接的兩個(gè)電壓輸入第二端口、和與第二天線構(gòu)件相連接的一個(gè)天線連接端口，第四負(fù)載電容的一端與一個(gè)電壓輸入第二端口相連，另一端接地，第五負(fù)電容和第六負(fù)載電容的一端都與另一個(gè)電壓輸入第二端口相連，另一端都接地。

在本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，還可以具有這樣的特征：連接用電阻的阻值為10pF，第四負(fù)載電容和第五負(fù)載電容的電容量為0.1μF，第六負(fù)載電容的電容量為4.7μF。

在本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，還可以具有這樣的特征：第一天線構(gòu)件包含：第一天線連接器和第一天線，第一天線連接器具有I-PEX接口，第一天線為I-PEX天線；第二天線構(gòu)件包含：第二天線連接器1422a、第二天線和第三天線，第二天線連接器1422a具有I-PEX接口和SMA接口，第二天線為I-PEX天線，第三天線為SMA天線。

在本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，還可以包括：電源管理單元；其中，控制處理芯片還具有電壓輸入第一端口，電源管理單元與電壓輸入第一端口相連接，用于向控制處理芯片輸入額定工作電壓，電源管理單元還與功放芯片的兩個(gè)電壓輸入第二端口相連接，用于向功放芯片輸入額定工作電壓。

在本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，還可以具有這樣的特征：電源管理單元包含電源電壓轉(zhuǎn)換電路和電源穩(wěn)壓濾波電路，該電源穩(wěn)壓濾波電路含有：鉭電容，一級(jí)濾波電容一，電源π型濾波電路，一級(jí)濾波電容二，和二級(jí)濾波電容，電源π型濾波回路包含：第三濾波用電容，第四濾波用電容，和第二濾波用電感，鉭電容的一端連接電源電壓轉(zhuǎn)換電路的正極輸入端，另一端接地，一級(jí)濾波電容一的一端與鉭電容的正極相連接，另一端接地，第三濾波用電容的一端與一級(jí)濾波電容的一端相連接，另一端接地，第二濾波用電感的一端與第三濾波用電容的一端相連接，另一端與第四濾波用電容的一端相連接，第四濾波用電容的另一端接地，一級(jí)濾波電容二的一端與第四濾波用電容的一端相連接，另一端接地，二級(jí)濾波電容的一端與一級(jí)濾波電容二的一端相連接，另一端接地。

在本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，還可以具有這樣的特征：鉭電容、一級(jí)濾波電容一、第三濾波用電容、第四濾波用電容、一級(jí)濾波電容二和二級(jí)濾波電容的電容量分別為：220μF、0.01μF、4.7μF、220μF、0.01μF、150pF，第二濾波用電感為100nH。

在本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，還可以具有這樣的特征：承載安裝板，承載有控制處理芯片、數(shù)據(jù)接口單元和至少一部分的通信器，并且具有安裝用接口，能夠通過嵌入或焊接的方式安裝在現(xiàn)場設(shè)備中，安裝用接口包括：插針和郵票孔。

實(shí)用新型的作用與效果

根據(jù)本實(shí)用新型所涉及的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)，因?yàn)樵谕ㄐ艈卧凶杩蛊ヅ潆娐钒行蜑V波電路，能夠?qū)牡诙ㄐ哦丝诤洼斎氲臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行非常有效地濾波處理，并且在該中π型濾波電路中，第一濾波用電容和第二濾波用電容的電容量均為0.7pF，第一濾波用電感為5.1nH，這樣π型濾波電路能夠使得物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)收發(fā)的射頻信號(hào)的性噪比和誤碼率大大降低，接受靈敏度得到提高，并且通信距離達(dá)到3Km以上，有效地提高了物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)的傳輸通信性能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例中物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例中物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例中控制處理芯片的主體部的電路示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例中電源穩(wěn)壓濾波電路的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本實(shí)用新型的實(shí)施例中阻抗匹配電路的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本實(shí)用新型的實(shí)施例中阻抗匹配電路的電路結(jié)構(gòu)圖，其中，(a)是高頻振蕩電路的電路結(jié)構(gòu)圖，(b)是低頻振蕩電路的電路結(jié)構(gòu)圖；以及

圖7是本實(shí)用新型的實(shí)施例中承載安裝板的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)作具體闡述。

在本實(shí)施例中，以農(nóng)業(yè)智能大棚的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為例進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例中物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)1000包括大棚200、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該大棚200進(jìn)行監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)通信子系統(tǒng)100、以及與物聯(lián)網(wǎng)通信子系統(tǒng)100通過第一通信網(wǎng)絡(luò)300相通信連接的客戶端400。

在本實(shí)施例中，大棚200整體作為一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備，用于進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。為了使大棚200所形成的空間中的農(nóng)作物或植物生長良好，在大棚200中安裝有濕度傳感器210、光照傳感器220、灌溉傳感控制器230以及空氣質(zhì)量傳感器240。該四個(gè)傳感器作為信息傳感裝置，分別用于實(shí)時(shí)采集大棚200所形成的內(nèi)環(huán)境的濕度信息、光照強(qiáng)度信息、閥門狀態(tài)信息以及空氣質(zhì)量信息。

物聯(lián)網(wǎng)通信子系統(tǒng)100用于實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚200的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息(即、濕度信息、光照強(qiáng)度信息、閥門狀態(tài)信息以及空氣質(zhì)量信息)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。它包含四個(gè)物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10、一個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備20以及通過第二通信網(wǎng)絡(luò)30與網(wǎng)關(guān)設(shè)備20相通信連接的云處理終端40。

四個(gè)物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10與大棚200中的濕度傳感器210、光照傳感器220、灌溉傳感控制器230以及空氣質(zhì)量傳感器240一一對(duì)應(yīng)連接。每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10集成了符合WirelessHart協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)射頻收發(fā)器和微處理器，開始工作后，四個(gè)物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10之間可自動(dòng)組成蜂窩型網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(即、MESH自組網(wǎng)機(jī)制)，并且基于預(yù)先設(shè)定的通信規(guī)則與網(wǎng)關(guān)設(shè)備20之間進(jìn)行通信。

網(wǎng)關(guān)設(shè)備20用于接收來自所有物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步對(duì)接收到的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，最后，通過第二通信網(wǎng)絡(luò)30將轉(zhuǎn)換后的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息發(fā)送至云處理終端40中。在本實(shí)施例中，第二通信網(wǎng)絡(luò)30可以為WIFI網(wǎng)絡(luò)、2G通信網(wǎng)絡(luò)、3G通信網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)。

云處理終端40一方面通過第二通信網(wǎng)絡(luò)30接收網(wǎng)關(guān)設(shè)備20發(fā)送來的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步對(duì)該運(yùn)行數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、分析等預(yù)先設(shè)定的處理。另一方面，通過第一通信網(wǎng)絡(luò)300與客戶端400相通信連接。

客戶端400通過第一通信網(wǎng)絡(luò)300與云處理終端40進(jìn)行通信，從而訪問云處理終端40所接收到的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，從而讓客戶實(shí)時(shí)監(jiān)控大棚200的所有運(yùn)行數(shù)據(jù)信息。在本實(shí)施例中，客戶端400為PC機(jī)；第一通信網(wǎng)絡(luò)300可以為WIFI網(wǎng)絡(luò)、2G通信網(wǎng)絡(luò)、3G通信網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)。

另外，客戶還可以通過客戶端400發(fā)送與運(yùn)行數(shù)據(jù)信息相對(duì)應(yīng)的控制信息至云處理終端40，云處理終端40通過第二通信網(wǎng)絡(luò)30將接收到的控制信息發(fā)送至網(wǎng)關(guān)設(shè)備20，網(wǎng)關(guān)設(shè)備20基于預(yù)定通信規(guī)則將接收到的控制信息發(fā)送至相對(duì)應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10，物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10將該控制信息傳輸給相應(yīng)的傳感器，使得大棚200執(zhí)行與該控制信息相對(duì)應(yīng)的操作。這里，控制信息的形式為電磁波信號(hào)。

具體地，以閥門狀態(tài)信息為例，對(duì)本實(shí)用新型的方案進(jìn)行說明：客戶在客戶端400發(fā)出作為控制信息(例如“完全打開閥門”、“打開一半閥門”、“關(guān)閉閥門”等)，該控制信息經(jīng)由第一通信網(wǎng)絡(luò)300發(fā)送至云處理終端40中，云處理終端40接收到該控制信息后通過第二通信網(wǎng)絡(luò)30將其發(fā)送至網(wǎng)關(guān)設(shè)備20中，網(wǎng)關(guān)設(shè)備20基于預(yù)定通信規(guī)則將接收到的控制信息發(fā)送至與灌溉傳感控制器230相連接的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10中，該物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10將該控制信息傳輸給灌溉傳感控制器230，該灌溉傳感控制器230安裝在閥門上，能夠?qū)﹂y門的開閉狀態(tài)進(jìn)行感應(yīng)并基于接收到的控制信息執(zhí)行相應(yīng)的操作(即、打開閥門或關(guān)閉閥門)。

在本實(shí)施例中，雖然大棚200中安裝了四個(gè)不同的信息傳感裝置，但是物聯(lián)網(wǎng)通信子系統(tǒng)100中的四個(gè)物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10的結(jié)構(gòu)是完全相同，也就是說，任意一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10都能夠匹配不同的信息傳感裝置。

以下具體闡述物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10的具體結(jié)構(gòu)：

在此，僅對(duì)其中圖1中位于左下方的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10進(jìn)行詳細(xì)說明，省略對(duì)其它三個(gè)物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10的詳細(xì)說明。

該物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10與灌溉傳感控制器230相連接，不僅能夠?qū)⒐喔葌鞲锌刂破?30采集到的閥門狀態(tài)信息發(fā)送至網(wǎng)關(guān)設(shè)備20中，還能夠接收網(wǎng)關(guān)設(shè)備20發(fā)送來的與閥門狀態(tài)信息相對(duì)應(yīng)的控制信息。也就是說，該物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10實(shí)現(xiàn)了大棚200與網(wǎng)關(guān)設(shè)備20之間進(jìn)行通信。

圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例中物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖。

如圖2所示，物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10包括控制處理芯片11、電源管理單元12、數(shù)據(jù)接口單元13、通信單元14、外部晶振電路15以及承載安裝板16。

控制處理芯片11用于控制電源管理單元12、數(shù)據(jù)接口單元13、通信單元14以及外部晶振電路15的運(yùn)行，并對(duì)從數(shù)據(jù)接口單元13和通信單元14輸入的數(shù)據(jù)信息至少進(jìn)行解析封裝處理和調(diào)制或解調(diào)處理。它具有電壓輸入第一端口11a、第一通信端口11b、第二通信端口11c以及晶振電路連接端口11d。

在本實(shí)施例中，控制處理芯片11的主體部采用的是基于32位的ARM Cortex M0+芯片。

圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例中控制處理芯片的主體部的電路示意圖。

如圖3所示，在控制處理芯片11中，將編號(hào)為“1”、“8”、“9”、“10”、“14”、“15”、“20”、“23”、“27”、“28”、“32”、“35”、“36”、“44”的VBATT引腳作為電壓輸入第一端口11a；將編號(hào)為“4～7”、“16～19”、“24-25”、“37”、“40～48”這二十一個(gè)引腳作為第一通信端口11b，并且將編號(hào)為“33”的引腳作為第二通信端口11c；將編號(hào)為“21”和“22”、“30”和“31”的兩對(duì)引腳分別作為晶振電路連接端口11d。

電源管理單元12的一端與圖中未顯示的外部供電裝置相連接，另一端通過電壓輸入第一端口11a與控制處理芯片11相連接，并且它的另一端還和外部晶振電路15，用于將外部供電裝置提供的外部電壓轉(zhuǎn)換為物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10工作所需的額定工作電壓，并將該額定工作電壓提供給控制處理芯片11和外部晶振電路15。在本實(shí)施例中，外部供電裝置為220V交流電源，額定工作電壓為3.3V。

電源管理單元12包含電源電壓轉(zhuǎn)換電路121和電源穩(wěn)壓濾波電路122。電源電壓轉(zhuǎn)換電路121用于將外部供電裝置提供的外部電壓轉(zhuǎn)換為額定工作電壓，并輸出給電源穩(wěn)壓濾波電路122。電源穩(wěn)壓濾波電路122用于對(duì)工作電壓進(jìn)行穩(wěn)壓和濾波。這里，電源電壓轉(zhuǎn)換電路為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，不再贅述，以下僅對(duì)電源穩(wěn)壓濾波電路122進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例中電源穩(wěn)壓濾波電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

如圖4所示，電源穩(wěn)壓濾波電路122包含：鉭電容122a、一級(jí)濾波電容一122b、電源π型濾波電路122c、一級(jí)濾波電容二122d以及二級(jí)濾波電容122e。

電源π型濾波電路122c用于濾除電壓中的波動(dòng)成分，消除紋波。它包含：第三濾波用電容122c-1，第二濾波用電感122c-2以及第四濾波用電容122c-3。

鉭電容122a的一端與電源電壓轉(zhuǎn)換電路121的正極輸入端相連接，另一端接地，起到儲(chǔ)存電荷、濾波、整流、耦合的作用。

一級(jí)濾波電容122b一的一端與鉭電容122a的正極相連接，另一端接地，用于將一定頻率的信號(hào)旁路掉，去除100M高頻噪聲。

第三濾波用電容122c-1的一端與一級(jí)濾波電容122b的一端相連接，另一端接地。用于在輸入的電壓升高時(shí)，把能量提供給第四濾波用電容122c-3。

第二濾波用電感122c-2的一端與第三濾波用電容122c-1的一端相連接，另一端與第四濾波用電容122c-3的一端相連接。用于在輸入電壓增高時(shí)，存儲(chǔ)部分磁場能量，當(dāng)電流減小時(shí)，又將能量釋放出來，使電流變得平滑，從而進(jìn)一步起到平波的作用。

第四濾波用電容122c-3的另一端接地，用于在輸入電壓升高時(shí)，存儲(chǔ)部分電能；而在輸入電壓降低時(shí)，再向輸出端進(jìn)行放電，從而使得輸出電壓變得平滑，從而進(jìn)一步起到平波的作用。

一級(jí)濾波電容二122d的一端與第四濾波用電容122c-3的一端相連接，另一端接地，能夠?qū)⒁欢l率的信號(hào)旁路掉，去除100M高頻噪聲。

二級(jí)濾波電容122e為低頻去耦電容，它的一端與一級(jí)濾波電容二122d的一端相連接，另一端接地，能夠進(jìn)行穩(wěn)壓，同時(shí)也可以降低元件的耦合噪聲。

在本實(shí)施例中，鉭電容122a、一級(jí)濾波電容一122b、第三濾波用電容122c-1，第四濾波用電容122c-3、一級(jí)濾波電容二122d以及二級(jí)濾波電容122e的電容量分別為：220μF、0.01μF、4.7μF、220μF、0.01μF、150pF，第二濾波用電感為100nH。

再如圖2所示，數(shù)據(jù)接口單元13的一端與灌溉傳感控制器230相連接，另一端通過第一通信端口11b與控制處理芯片11相連接。這樣，通過數(shù)據(jù)接口單元13就能夠?qū)崿F(xiàn)灌溉傳感控制器230與控制處理芯片11之間的信息傳輸。

數(shù)據(jù)接口單元13包含USB接口模塊13a、RS232接口模塊13b、RS485接口模塊13c以及SPI接口模塊13d，進(jìn)一步還包含圖中未顯示的IIC接口模塊、AD接口模塊、IO接口模塊等。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)灌溉傳感控制器230所預(yù)設(shè)的接口模塊，選擇數(shù)據(jù)接口單元13中相應(yīng)的接口模塊后使用傳輸線將灌溉傳感控制器230與數(shù)據(jù)接口單元13進(jìn)行連接。

通信單元14通過第二通信端口11c與控制處理芯片11相連接，并且基于預(yù)定通信規(guī)則與網(wǎng)關(guān)設(shè)備20無線通信連接，從而實(shí)現(xiàn)將灌溉傳感控制器230采集到的閥門狀態(tài)信息發(fā)送至網(wǎng)關(guān)設(shè)備20中，或者接收網(wǎng)關(guān)設(shè)備20發(fā)送來的與閥門狀態(tài)信息相對(duì)應(yīng)的控制信息。

通信單元14具有阻抗匹配電路141和與該阻抗匹配電路141相連的通信器142。通信器142包含第一天線構(gòu)件1421和第二天線構(gòu)件1422。

圖5是本實(shí)用新型的實(shí)施例中阻抗匹配電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

如圖2和5所示，阻抗匹配電路141包含π型濾波電路1411、連接用電阻1412以及功率放大電路1413。

π型濾波電路1411用于對(duì)從第二通信端口11c輸入的電磁波數(shù)據(jù)信息進(jìn)行濾波處理，從而濾除該電磁波數(shù)據(jù)信息中的雜波等干擾信號(hào)。在本實(shí)施例中，π型濾波電路1411是經(jīng)過儀器嚴(yán)格的仿真、建模、測試，各個(gè)元器件的阻抗匹配參數(shù)是經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算而得到的。π型濾波電路1411包含第一濾波用電容1411a、第二濾波用電容1411b以及第一濾波用電感1411c。在本實(shí)施例中，第一濾波用電容1411a和第二濾波用電容1411b的電容量均為0.7pF，第一濾波用電感1411c為5.1nH。

第一濾波用電容1411a的一端與第二通信接口11c相連接，另一端接地，用于在輸入的電壓升高時(shí)，把能量提供給第二濾波用電容1411b。

第二濾波用電容1411b的一端與功率放大電路1413相連接，另一端接地。用于在輸入電壓升高時(shí)，存儲(chǔ)部分電能；而在輸入電壓降低時(shí)，再向輸出端進(jìn)行放電，從而使得輸出電壓變得平滑，起到平波的作用。

第一濾波用電感1411c的一端與第一濾波用電容1411a的一端相連接，另一端與第二濾波用電容1411b的一端相連接。能夠在輸入電壓增高時(shí)，存儲(chǔ)部分磁場能量，當(dāng)電流減小時(shí)，又將能量釋放出來，使電流變得平滑，從而進(jìn)一步起到平波的作用。

連接用電阻1412(圖5中符號(hào)為“R9”)的一端與π型濾波電路1411相連接，另一端作為選擇端可以與第一天線構(gòu)件1421或者功率放大電路1413相連接。本實(shí)施例中，連接用電阻1412的阻值為10pF。

功率放大電路1413通過連接用電阻1412與π型濾波電路1411相連，對(duì)傳輸來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行放大處理。它含有RXF2401C型號(hào)的功放芯片1413a、第四負(fù)載電容1413b、第五負(fù)載電容1413c以及第六負(fù)載電容1413d。在本實(shí)施例中，第四負(fù)載電容1413b和第五負(fù)載電容1413c的電容量為0.1μF，第六負(fù)載電容1413d的電容量為4.7μF。

功放芯片1413a為RXF2401C或RXF2401型號(hào)的芯片。功放芯片1413a不僅具有功率放大的功能，還具有收發(fā)切換功能，收發(fā)切換的初始狀態(tài)設(shè)置為保持接收回路導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)需要發(fā)送運(yùn)行數(shù)據(jù)信息時(shí)，由控制處理芯片11輸出發(fā)送控制信息，使得整個(gè)功率放大電路1413保持發(fā)送回路導(dǎo)通狀態(tài)，在運(yùn)行數(shù)據(jù)信息發(fā)送完畢后，再切換回初始狀態(tài)。在本實(shí)施例中，采用的是RXF2401C型號(hào)的芯片。

在芯片RFX2401C中，將編號(hào)為“5”的引腳作為發(fā)送信號(hào)的控制腳，用于控制芯片RFX2401C處于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)；將編號(hào)為“6”的引腳作為接收信號(hào)的控制腳，用于控制芯片RFX2401C處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。

此外，功放芯片1413a還具有信息傳輸端口1413a-1、兩個(gè)電壓輸入第二端口1413a-2和1413a-3以及一個(gè)天線連接端口1413a-4。

信息傳輸端口1413a-1與連接用電阻1412的選擇端相連。具體地，當(dāng)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，信息傳輸端口1413a-1用于輸入經(jīng)過π型濾波處理的電磁波信號(hào)；當(dāng)有數(shù)據(jù)需要接收時(shí)，信息傳輸端口1413a-1用于輸出經(jīng)放大處理后的電磁波信號(hào)。

兩個(gè)電壓輸入第二端口1413a-2和1413a-3與外接電源相連接。

天線連接端口1413a-4與第二天線構(gòu)件1422相連接。具體地，該天線連接端口1413a-4用于輸出作為待發(fā)送信號(hào)的放大處理后的電磁波信號(hào)，或者用于輸入通信單元14接收到的電磁波信號(hào)形式的控制信息。

第四負(fù)載電容1413b的一端與電壓輸入第二端口1413a-2相連，另一端接地。

第五負(fù)電容1413c和第六負(fù)載電容1413d的一端都與電壓輸入第二端口1413a-3相連接，另一端都接地。

第四負(fù)載電容1413b、第五負(fù)電容1413c和第六負(fù)載電容1413d都起到濾波、穩(wěn)壓、儲(chǔ)能的作用。

第一天線構(gòu)件1421包含第一天線連接器1421a和第一天線(圖中未顯示)。第一天線連接器1421a具有I-PEX接口(圖5中符號(hào)為“J7”)，第一天線為I-PEX天線。

第二天線構(gòu)件1422包含第二天線連接器1422a、圖中未顯示的第二天線和第三天線。第二天線連接器1422a具有I-PEX接口(圖5中符號(hào)為“J3”)和SMA接口(圖5中符號(hào)為“J8”)，第二天線為I-PEX天線，第三天線為SMA天線。

1421a是不帶功放電路的天線連接器，I-PEX接口，通過連接饋線的方式再去連接天線固定在任意位置；1422a是帶功放電路的天線連接器，可直接連接SMA天線，也可先連接I-PEX接口的饋線再去連接天線固定在任意位置；SMA接口只能接SMA天線，I-PEX接口可連接任意天線(SMA天線、PCB天線等)；但通過I-PEX連接饋線的方式雖然靈活，但饋線多少會(huì)產(chǎn)生信號(hào)衰減。

通過上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要使用功率放大電路1413來對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理時(shí)，就可以將連接用電阻1412的選擇端連接到功率放大電路1413的信息傳輸端口1413a-1上；當(dāng)不需要使用功率放大電路1413，就可以將連接用電阻1412的選擇端連接到第一天線連接器1421a上(如圖5中虛線所示)。本實(shí)施例的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10中，默認(rèn)情況為需要使用功率放大電路1413，即、連接用電阻1412的選擇端是連接到功率放大電路1413的信息傳輸端口1413a-1上的。

再如圖2所示，外部晶振電路15與控制處理芯片11相連接，它包含：一個(gè)高頻振蕩電路151和一個(gè)低頻振蕩電路152。

圖6是本實(shí)用新型的實(shí)施例中阻抗匹配電路的電路結(jié)構(gòu)圖，其中，(a)是高頻振蕩電路的電路結(jié)構(gòu)圖，(b)是低頻振蕩電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

如圖6(a)所示，高頻振蕩電路151具有高頻晶體振蕩器151a和第一負(fù)載電容151b。高頻晶體振蕩器151a頻率為32Mhz，第一負(fù)載電容151b的電容量為1pF。

高頻晶體振蕩器151a具有四個(gè)引腳，第1引腳151a-1和第3引腳151a-3與晶振電路連接端口11d相連接，即、與圖3中編號(hào)為“21”和“22”的兩個(gè)引腳相連接；第2引腳151a-2和第4引腳151a-4接地。

第一負(fù)載電容151b與第3引腳151a-3相連接。

如圖6(b)所示，低頻振蕩電路152具有低頻晶體振蕩器152a、第二負(fù)載電容152b和第三負(fù)載電容152c。低頻晶體振蕩器152a的頻率為32Mhz，第二負(fù)載電容152b和第三負(fù)載電容152c的電容量均為9pF。

低頻晶體振蕩器152a具有兩個(gè)引腳，第1引腳152a-1和第2引腳152a-2均與晶振電路連接端口11d相連接，即、與圖3中編號(hào)為“30”和“31”的兩個(gè)引腳相連接。

第二負(fù)載電容152b的一端與低頻晶體振蕩器152a的第1引腳152a-1相連，另一端接地。

第三負(fù)載電容152c的一端與低頻晶體振蕩器152a的第2引腳152a-2相連，另一端接地。

圖7是本實(shí)用新型的實(shí)施例中承載安裝板的電路結(jié)構(gòu)圖。為了便于查看，在圖7中僅顯示出了承載安裝板的結(jié)構(gòu)，而省略了設(shè)置在承載安裝板上的其它結(jié)構(gòu)。

如圖2和7所示，承載安裝板16用于承載控制處理芯片11、數(shù)據(jù)接口單元13和一部分的通信器(即、兩個(gè)天線連接器1421a和1422a)，并且承載安裝板16具有板體161和設(shè)置在板體161上的安裝用接口162，該安裝用接口162用于將整個(gè)承載安裝板16安裝在灌溉傳感控制器230中的安裝部上。

如圖7所示，安裝用接口162包括兩排插針162a和兩排郵票孔162b。兩排插針162a分別設(shè)置在板體161的上、下兩側(cè)部上，能夠通過插入(嵌入)到灌溉傳感控制器230的安裝部上的插孔中。兩排郵票孔162b位于這兩排插針162b外側(cè)，能夠通過焊接的方式貼合固定在灌溉傳感控制器230的安裝部上。這樣，在對(duì)抗震要求不是很高，或者需要將承載安裝板16靈活拆卸的場合下，就可以采用插針162a的方式來進(jìn)行安裝；而在對(duì)抗震效果要求高的場合，則可以采用郵票孔162b來進(jìn)行安裝。

經(jīng)測試，本實(shí)施例中，物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)收發(fā)的射頻信號(hào)的性噪比低于0.5％，誤碼率在0.1％以內(nèi)，接受靈敏度小于-110dBm，任意的兩個(gè)物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)10之間的通信距離可達(dá)3KM，穿透性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)。

實(shí)施例的作用與效果

根據(jù)本實(shí)施例所涉及的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)，因?yàn)樵谕ㄐ艈卧凶杩蛊ヅ潆娐钒行蜑V波電路，能夠?qū)牡诙ㄐ哦丝诤洼斎氲臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行非常有效地濾波處理，同時(shí)，在電源管理單元中的電源穩(wěn)壓濾波電路也能夠?qū)﹄娫措妷哼M(jìn)行有效的穩(wěn)壓的濾波，并且這些電路中所含有的元器件的參數(shù)是經(jīng)過精確計(jì)算和儀器仿真進(jìn)行確定的，正是由于具有這些電路使得物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)收發(fā)的射頻信號(hào)的性噪比能低于0.5％，誤碼率在0.1％以內(nèi)，接受靈敏度小于-110dBm，任意兩個(gè)物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)之間的通信距離高達(dá)3Km以上，極大地提高了物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)的傳輸通信性能。

另外，由于在物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，采用的是外部晶振電路，并且該外部晶振電路不僅包含一個(gè)高頻振蕩電路還包含一個(gè)低頻振蕩電路，這樣高頻振蕩電路能夠?yàn)榭刂铺幚硇酒峁┮欢〞r(shí)序的振蕩電路，方便控制芯片有一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘源；低頻振蕩電路給控制處理芯片提供高精度的時(shí)鐘信息，不僅使得時(shí)鐘的穩(wěn)定性和精確性都得到提高，而且還能夠使得物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)休眠和喚醒功能。

另外，由于在物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，通信器包含有一個(gè)連接用電阻，該連接用電阻的一端與π型濾波電路相連接，另一端與第一天線構(gòu)件或者功率放大電路相連接，這樣當(dāng)用戶需要使用功率放大電路來對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理時(shí)，就可以將連接用電阻的選擇端連接到功率放大電路的信息傳輸端口上；當(dāng)不需要使用功率放大電路，就可以將連接用電阻的選擇端連接到第一天線連接器上。方便用戶根據(jù)自己實(shí)際需要選擇帶功放模塊或不帶功放模式。

另外，由于天線接口設(shè)計(jì)兼容SMA和I-pex兩種方式，所以用戶能夠根據(jù)實(shí)際情況需要，選擇合適的天線接口來連接天線，從而進(jìn)行信號(hào)傳輸。

另外，由于物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，承載安裝板同時(shí)支持插針或郵票孔兩種兼容模式，所以用戶可以根據(jù)實(shí)際情況需要選擇合適的安裝方式。

上述實(shí)施方式為本實(shí)用新型的優(yōu)選案例，并不用來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

在上述實(shí)施例中，通信單元與網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間為無線通信連接，而在本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，通信單元與網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間還可以為有線連接。

在上述實(shí)施例中，外部供電裝置為220V直流電源，而在本實(shí)用新型的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，外部供電裝置還可以為現(xiàn)場設(shè)備。

在上述實(shí)施例中，客戶端為PC機(jī)，而在本實(shí)用新型的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，客戶端還可以為移動(dòng)通信裝置，例如智能手機(jī)或平板電腦等。

在上述實(shí)施例中，鉭電容的一端與電源電壓轉(zhuǎn)換電路的正極輸入端相連接，另一端接地。本實(shí)用新型的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，鉭電容的另一端可以接地也可以連接電源電壓轉(zhuǎn)換電路的的負(fù)極。

此外，在上述實(shí)施例中，承載安裝板只承載了通信器中的兩個(gè)天線連接器。本實(shí)用新型的物聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)中，根據(jù)實(shí)際情況的需要，承載安裝板可以承載整個(gè)通信器。

另外，在上述實(shí)施例中，控制處理芯片的編號(hào)為“23”的引腳是被作為電壓輸入第一端口。本實(shí)用新型所涉及的控制處理芯片中，該引腳不僅可以作為電壓輸入第一端口，也可以作為第一通信端口，具體可以根據(jù)實(shí)際情況需要進(jìn)行選擇。