无线时代

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。