如何為L(zhǎng)oRa芯片選擇合適的外接晶振？

　　作為一種長(zhǎng)距離通信連接技術(shù)，LoRa已廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)物理層無(wú)線調(diào)制，主要運(yùn)行于全球免費(fèi)頻段（即非授權(quán)頻段），包括433、470、868、915MHz等。這幾年物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)快速發(fā)展，Semtech因此開(kāi)發(fā)了適用智能家居、智能社區(qū)應(yīng)用的LoRa Core LLCC68射頻收發(fā)器芯片，以滿(mǎn)足市場(chǎng)多種無(wú)線傳輸需求。

　　LoRa技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　LoRa不需要建設(shè)基站，一臺(tái)網(wǎng)關(guān)便可控制較多設(shè)備，并且布網(wǎng)方式較為靈活，可大幅度降低建設(shè)成本。通過(guò)組合自組，安全，可控等諸多特性，以及物聯(lián)網(wǎng)碎片化、低成本、大連接的需求優(yōu)勢(shì)，LoRa被廣泛部署在智慧社區(qū)、智能家居和樓宇、智能表計(jì)、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流等多個(gè)垂直行業(yè)。

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圖1.LoRa技術(shù)特征

　　從組網(wǎng)模式來(lái)看，LoRa常采用星狀網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)關(guān)星狀連接終端節(jié)點(diǎn)，但終端節(jié)點(diǎn)并不綁定唯一網(wǎng)關(guān)，因而終端節(jié)點(diǎn)的上行數(shù)據(jù)可發(fā)送給多個(gè)網(wǎng)關(guān)。理論上來(lái)說(shuō)，用戶(hù)可以通過(guò)Mesh、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或者星形的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的LoRa組網(wǎng)?；隍?yàn)證的寬帶線性調(diào)頻（Chirp Modulation）技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的FSK技術(shù)以及其他穩(wěn)定性和安全性不足的短距離RF技術(shù)，LoRa在保持低功耗的同時(shí)極大地增加了通信范圍，具有傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。

　　.LoRa晶振配置

　　鑒于LoRa技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的快速應(yīng)用，Semtech最新推出了一系列LoRa器件，其目標(biāo)應(yīng)用市場(chǎng)包括現(xiàn)有FSK小無(wú)線市場(chǎng)、基于LoRa的智能家居應(yīng)用、需要抗干擾、遠(yuǎn)距離且實(shí)時(shí)性的工業(yè)控制場(chǎng)景、原有LoRa不需要超遠(yuǎn)距離的場(chǎng)景。

　　（1）普通應(yīng)用

　　LoRa對(duì)頻偏不敏感，這為晶振選型提供了很大方便。如采用LoRa的BW125_SF9設(shè)置，即使采用+/-30ppm的晶振（SPXO）也可以實(shí)現(xiàn)-129dBm@1.8kbps的靈敏度，不需要溫補(bǔ)晶振（TCXO）。但是，反觀其他移動(dòng)通信模塊和FSK，它們都采用了對(duì)頻率非常敏感的調(diào)制方式。以FSK技術(shù)為例：其通信原理要求頻率偏移必須在Fdev/4以?xún)?nèi)，才能保障靈敏度的理論值下降幅度在2dB以?xún)?nèi)，也就是即使使用+/-2ppm的溫補(bǔ)晶振（TCXO），也無(wú)法實(shí)現(xiàn)-123dBm@1.2kbps靈敏度，因?yàn)?00Hz的Fdev只能是在實(shí)驗(yàn)室里嚴(yán)苛條件下才可能實(shí)現(xiàn)。由于LoRa器件使用普通晶振（SPXO）來(lái)開(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用，這不僅可以大幅度降低供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)，而且還將因?yàn)椴恍璨捎脺匮a(bǔ)晶振（TCXO）而降低成本。

圖2.LLCC68芯片的TCXO晶振控制圖

　　（2）專(zhuān)業(yè)應(yīng)用

　　對(duì)于一些特定應(yīng)用環(huán)境，如工作于極端溫度環(huán)境的低散熱、小外形應(yīng)用設(shè)計(jì)，這就需要采用溫補(bǔ)晶振（TCXO）以獲得更好的頻率精度。如果LLCC68芯片采用外接的TCXO晶振，須通過(guò)一個(gè)220歐姆電阻和一個(gè)10pF電容器，連接于芯片的3#引腳（XTA），而4#引腳（XTB）懸空，6#引腳（DIO3）用來(lái)為T(mén)CXO提供穩(wěn)定的1.6-3.3V可編程電壓。

圖3.TLLCC68對(duì)外接石英晶體諧振器的要求

　　如果需要外接晶振諧振器來(lái)產(chǎn)生32MHz時(shí)鐘，振蕩器頻率、負(fù)載電容、寄生電容、串聯(lián)電阻、動(dòng)態(tài)電容、驅(qū)動(dòng)電平等參數(shù)可參考圖3。由于TLLCC68在XTA和XTB引腳內(nèi)置了可編程電容，這樣就無(wú)需額外的匹配電容了，用戶(hù)可參考LLCC68數(shù)據(jù)表，以0.47pF的典型步距設(shè)置電容參數(shù)。


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