LoRa®Corecell全双工网关参考设计是一种高度集成的室内和室外网关解决方案，专门为美国915MHz ISM频段设计。这种全双工网关设计使得扩展网络容量为室外和室内应用，如智能计量，智能办公室，智能建筑成为可能,智能工厂。此外，它增加了网关较少的网络容量，因此，与蜂窝收费相比，它为终端客户节省了成本。
与典型的半双工设计不同，全双工网关允许同时传输和接收LoRa包。这消除了上行流量由下行流量控制的需要，从而大大减少了延迟，反之亦然。例如，它提高了LoRaWAN®协议消息的响应时间，用于需要从网关快速确认的应用程序，例如在处理上行流量时执行固件空中更新(FUOTA)。它还减少了管理终端设备的时间和成本。
图1。LoRa®Corecell全双工网关参考设计框图
主要特性和优点
- 支持全双工操作
- 8通道上行链路和1通道下行链路
- 在美国915MHz ISM频段运行
- 提供LoRa Core™SX1302的所有高级功能
- 64x LoRa包探测器
- 16x 125kHz LoRa解调器，用于SF5到SF12和SF5到SF10
- 1x 125/250/500kHz单SF LoRa解调器
- 1 x (G)移频键控解调
- 与上一代LoRa基带相比，功率降低了10倍
- 在天线发射输出高达+27dBm
- 在SF12, 125kHz BW时，天线的接收灵敏度降至-140.8dBm
详细描述
从硬件的角度，全双工网关应用的LoRa®Corecell参考设计(以下LoRa Corecell全双工网关)由三个主要模块组成:LoRa Corecell板、双工机和树莓派。
基于SX1302和SX1257平台，LoRa Corecell板设计为同时支持8个上行通道和1个下行通道(图2)。由于SX1302基带IC的先进设计，上行通道可以检测多达64个不同的LoRa包，并同时解调16个传播因子在SF5和SF12之间的125kHz LoRa包。它还配备了一个125/250/500kHz解调器，用于单SF操作，和一个(G)FSK解调器，用于遗留应用。除了解调能力，与上一代LoRa基带ic相比，SX1302还提供了显著的功耗和成本降低。
除了外部双工器之外，SX1257是这个参考设计的全双工能力的另一个主要推动者。SX1257是一个高度集成的射频收发器，配有两个独立的合成器;这样，接收机和发射机就能调谐到两种不同的频率。每个SX1257经过调谐以捕获1MHz(最多5个通道)的射频频谱，上行频率从902.3MHz到914.9MHz，下行通道从923MHz到928MHz。
并且，借助一个离散的高性能功率放大器和低噪声放大器，天线端口的输出188金宝搏app 下载功率可高达+27dBm，接收灵敏度可低至-140.8dBm。
图2:SX1302和SX1257 Corecell板
在这个参考设计上，双工的主要功能是隔离/保护敏感的接收器前端不被发射机广播的强大得多的信号脱敏。市场上有许多类型的双工器，如腔，陶瓷，表面声波(SAW)等。腔双工机通常尺寸较大，成本较高，但可能提供最好的性能。陶瓷双工器通常便宜得多，性能可接受，但通常仍然相当大。最后，SAW双工是最小的，可能也是最便宜的。然而，它们的功率处理能力和性能普遍处于最低水平。为了保持灵活性，我们有意将双工板与LoRa Corecell板分开。对于室外应用，腔双工机因其性能而被选择。对于室内应用，成本通常超过性能，陶瓷双工选择。
图3。完整的参考设计与腔双工
图4。使用陶瓷双工器完成参考设计
表1。双工器规格
Fudian陶瓷 |
增加高频腔 |
||||||||
908 - 925 - c128 - 20210308 |
wexdup900 - 13 - 203 |
||||||||
最小值 |
Typ |
马克斯 |
最小值 |
Typ |
马克斯 |
单位 |
|||
Ant-Rx |
通频带 |
||||||||
频率范围 |
902 - 915 |
902 - 915 |
兆赫 |
||||||
插入损耗 |
902 mhz - 915 mhz |
5．0 |
2.5 |
dB |
|||||
基于“增大化现实”技术 |
902 mhz - 915 mhz |
3．5 |
2．0 |
dB |
|||||
RX电压驻波比 |
902 mhz - 915 mhz |
2．0 |
1.3 |
||||||
蚂蚁电压驻波比 |
902 mhz - 915 mhz |
2．0 |
1.3 |
||||||
带外，衰减 |
|||||||||
50 mhz - 849 mhz |
30. |
90 |
dB |
||||||
849 mhz - 880 mhz |
35 |
90 |
dB |
||||||
计数器乐队 |
923 mhz - 925 mhz |
25 |
80 |
dB |
|||||
计数器乐队 |
925 mhz - 928 mhz |
35 |
80 |
dB |
|||||
Tx-Ant |
通频带 |
||||||||
中心频率 |
923 - 928 |
923 - 928 |
兆赫 |
||||||
插入损耗 |
923 mhz - 928 mhz |
5．0 |
2.5 |
dB |
|||||
基于“增大化现实”技术 |
923 mhz - 928 mhz |
3．5 |
2．0 |
dB |
|||||
TX电压驻波比 |
923 mhz - 928 mhz |
2．0 |
1.3 |
||||||
蚂蚁电压驻波比 |
923 mhz - 928 mhz |
2．0 |
1.3 |
||||||
带外，衰减 |
|||||||||
50 mhz - 890 mhz |
30. |
80 |
dB |
||||||
计数器乐队 |
902 mhz - 915 mhz |
50 |
70 |
dB |
|||||
1500 mhz - 2800 mhz |
TBD |
80 |
dB |
||||||
2800 mhz - 6000 mhz |
TBD |
80 |
dB |
||||||
Tx-Rx |
Tx到Rx隔离 |
||||||||
902 mhz - 915 mhz |
50 |
80 |
dB |
||||||
923 mhz - 925 mhz |
50 |
80 |
dB |
||||||
权力 |
连续波@Tx在 |
923 mhz - 928 mhz |
1 |
50 |
W |
||||
大小 |
63年x13.9x10.8mm |
212.6 x134.6x48mm |
|||||||
临时 |
-40 + 85 |
-20 + 65 |
|||||||
性能概要
以下是LoRa Corecell全双工网关使用图3所示的腔双工的性能数据。
所有的发射测量都在P点完成出天线= +27dBm，带宽= 500kHz, 25摄氏度，除非另有说明。
表2。发射机调制带宽
科幻小说 |
923.3兆赫 |
925.1兆赫 |
927.5兆赫 |
单位 |
7 |
555 |
553.5 |
558 |
千赫 |
10 |
579 |
577.5 |
580.5 |
|
12 |
583.5 |
583.5 |
586.5 |
表2所示的结果符合联邦通信委员会(FCC)的要求(Chapter 15.247(a)(2))，对于支持的扩频因子SF7-SF12，发射信号的6dB带宽应至少为500kHz。
表3。非限制波段带外辐射裕量(927.5MHz)
科幻小说5 |
旧金山7 |
科幻10 |
科幻12 |
单位 |
|
正常的智商 |
13.6 |
12.6 |
16.5 |
16.3 |
dB |
倒智商 |
18.5 |
17.4 |
18.2 |
16.4 |
表3的结果表明，非限制波段的带外排放比参考排放水平低30dB以上，因此符合FCC法规第15.247(d)段的规定要求。
FCC法规第15.247(e)章要求在连续传输的任何时间间隔内，任何3kHz频段内的功率谱密度不得大于+8dBm。
表4。最大发射功率谱密度
科幻小说 |
923.3兆赫 |
925.1兆赫 |
927.5兆赫 |
单位 |
7 |
7.7 |
7．5 |
8．0 |
dBm / 3千赫 |
10 |
5.1 |
5．0 |
5.3 |
|
12 |
4.8 |
4．7 |
5.1 |
表4的结果表明，最大功率谱密度符合FCC法规规定的+8dBm/3kHz的限制。
表5所示。SF7-SF12杂散发射的余量
频率 |
保证金从限制 |
单位 |
|
受限制的乐队 |
未限制乐队 |
||
低于1 ghz |
13.9 |
60.6 |
dB |
1 ghz以上 |
17.4 |
47.2 |
|
表5所示的结果表明，对于FCC法规中规定的限制排放限值，符合性符合15.209(a)段规定的虚假排放限值，以及15.247(d)段规定的非限制排放限值
除非另有说明，所有灵敏度测量均基于Radio 0，载频= 908.5MHz，带宽= 125kHz, PER = 10%，温度= 25摄氏度。
表6所示。灵敏度和科幻小说
科幻小说 |
灵敏度(dBm) |
δ (dB) |
|
半双工 |
全双工 |
||
5 |
-119.7 |
-118.9 |
0．8 |
6 |
-122.3 |
-121.8 |
0．5 |
7 |
-125.1 |
-124.2 |
0.9 |
8 |
-129.4 |
-129.1 |
0.3 |
9 |
-132.6 |
-132.2 |
0.4 |
10 |
-135.7 |
-135.3 |
0.4 |
11 |
-138.4 |
-138.1 |
0.3 |
12 |
-141.1 |
-140.8 |
0.3 |
表7所示。灵敏度级别vs多SF通道(SF7)
频率 (MHz) |
广播 |
灵敏度(dBm) |
δ (dB) |
|
半双工 |
全双工 |
|||
902.3 |
0 |
-124.4 |
-124.3 |
0．1 |
1 |
-123.6 |
-123.5 |
0．1 |
|
908.5 |
0 |
-124.8 |
-124.3 |
0．5 |
1 |
-123.8 |
-124.1 |
-0.3 |
|
914.9 |
0 |
-125.1 |
-124.4 |
0.7 |
1 |
-125.0 |
-123.8 |
1．2 |
|
表8所示。灵敏度级别vs单SF通道(SF8)
频率 (MHz) |
广播 |
灵敏度(dBm) |
δ (dB) |
|
半双工 |
全双工 |
|||
903.0 |
0 |
-123.9 |
-123.7 |
0．2 |
1 |
-123.9 |
-123.8 |
0．1 |
|
907.8 |
0 |
-124.9 |
-124.3 |
0.6 |
1 |
-124.8 |
-124.6 |
0．2 |
|
914.2 |
0 |
-124.1 |
-123.2 |
0.9 |
1 |
-124.1 |
-123.8 |
0.3 |
|
软件/固件包
此参考设计的HAL和包转发器可在以下网站找到:
https://github.com/Lora-net/sx1302_hal/tree/master-fdd-us915
设计方案
下载Altium设计包和生产文件都有在这里．
额外的资源
洛拉酷睿SX1302主页-//www.csimin.com/products/wireless-rf/lora-core/sx1302
美国915MHz -全双工网关应用的LoRa®Corecell参考设计-//www.csimin.com/products/wireless-rf/lora-core/sx1302cfd915gw1h
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