一种Zigbee和Z-wave共用单天线的智能家居网关

摘要

本实用新型提供一种Zigbee和Z‑wave共用单天线的智能家居网关，其包括主芯片以及均与所述主芯片连接的TYPE‑C供电接口和以太网，还包括Zigbee无线模块、Z‑wave无线模块、均与所述Zigbee无线模块和Z‑wave无线模块连接的同向双工器以及天线；其中所述主芯片通过分别与所述Zigbee无线模块和Z‑wave无线模块连接；所述同向双工器内设有至少一个阻抗匹配电路以及与该阻抗匹配电路连接的公共端；所述天线与所述公共端连接。本实用新型Zigbee和Z‑wave智能家居网关，采用Zigbee和Z‑wave两种不同工作频率的无线通信协议共用单天线的技术，既能同时连接这两种无线通信协议的智能家居设备，又降低了产品的设计难度，减小了产品的体积。

说明书

技术领域

本实用新型属于网关应用的技术领域，涉及一种Zigbee和Z-wave共用单天线的智能家居网关。

背景技术

智能家居设备的无线通信协议的种类很多，为了能够同时连接更多的智能家居设备，智能家居网关就需要能够支持多种无线通信协议。常用的智能家居无线通信协议有Zigbee和Z-wave等。

ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用IEEE802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层，其主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全，其工作频率是2.4GHz。

Z-Wave是由丹麦公司Zensys所一手主导的无线组网规格，Z-wave联盟(Z-waveAlliance)虽然没有ZigBee联盟强大，但是Z-wave联盟的成员均是已经在智能家居领域有现行产品的厂商，该联盟已经具有160多家国际知名公司，范围基本覆盖全球各个国家和地区；其作频率是865.2-926.3MHz。

传统的Zigbee和Z-wave网关采用双天线设计，这种设计一方面增加了产品的复杂度，同时也增加了价格成本，不利于产品的应用和推广。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种采用Zigbee和Z-wave两种不同工作频率且体积更小的Zigbee和Z-wave共用单天线的智能家居网关。

本实用新型提供一种Zigbee和Z-wave共用单天线的智能家居网关，其包括主芯片以及均与所述主芯片连接的TYPE-C供电接口和以太网，还包括Zigbee无线模块、Z-wave无线模块、均与所述Zigbee无线模块和Z-wave无线模块连接的同向双工器以及天线；其中所述主芯片分别与所述Zigbee无线模块和Z-wave无线模块连接；所述同向双工器内设有至少一个阻抗匹配电路以及与该阻抗匹配电路连接的公共端；所述天线与所述公共端连接。

进一步地，所述阻抗匹配电路还包括两个端口，所述Zigbee无线模块和Z-wave无线模块分别与所述两个端口连接。

进一步地，所述阻抗匹配电路具有多个，分别为接入Zigbee的射频信号的第一阻抗匹配电路、接入Z-wave的射频信号的第二阻抗匹配电路以及输入信号至天线的第三阻抗匹配电路。

进一步地，所述第一阻抗匹配电路包括L1、L2、C1、C2、C3；Zigbee的射频信号输入L1的一端，L1的另一端与L2的一端串联连接，L2的另一端与U1的其中一个引脚连接；C1、C2和C3并列连接在L1和L2之间，C3的第一板与L2的另一端连接，C1的第二板、C2的第二板和C2的第三板接地；其中U1为同向天线双工器，L1、L2为分别为第一和第二高频电感，C1、C2、C3分别为第一至第三高频电容。

进一步地，所述第一阻抗匹配电路接入U1的2.4GHz频带引脚。

进一步地，所述第二阻抗匹配电路包括L3、L4、C6、C7、C8；Z-wave的射频信号输入L3的一端，L3的另一端与L4的一端串联连接，L4的另一端与U1的其中一个引脚连接；Z-wave的射频信号也输入至C6的第一板，C7的第一板连接在L3和L4连接的交叉处，C8的第一板与L4的另一端连接，C6的第二板、C7的第二板和C8的第三板接地；其中U1为同向天线双工器，L3、L4分别为第三和第四高频电感，C6、C7、C8分别为第六至第八高频电容。

进一步地，第三阻抗匹配电路包括L5、C4、C5；L5的一端与U1的公共端引脚连接，L5的另一端与天线连接，C4的第一板也与U1的公共端引脚连接，C5的第一板也与天线35连接，C4的第二板和C4的第二板接地；其中U1为同向天线双工器，L5为第五高频电感，C4、C5分别为第四和第五高频电容。

本实用新型Zigbee和Z-wave智能家居网关，采用Zigbee和Z-wave两种不同工作频率的无线通信协议共用单天线的技术，既能同时连接这两种无线通信协议的智能家居设备，又降低了产品的设计难度，减小了产品的体积；本实用新型智能家居网关的设计更简单，外观体积更小，价格成本更低。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。

附图中：

图1为于本实用新型实施例的Zigbee和Z-wave共用单天线的智能家居网关的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的Zigbee和Z-wave共用单天线的共用电路的电路图。

具体实施方式

本实用新型公开一种Zigbee和Z-wave共用单天线的智能家居网关，其具有TYPE-C供电接口，可以传输百兆以太网，兼具Zigbee无线通信模块和Z-wave无线通信模块，能够同时连接控制Zigbee和Z-wave协议的智能家居设备，并且能够通过以太网控制智能网关，从控制智能家居设备。

如图1所示，本实用新型共用单天线的智能家居网关包括主芯片10、TYPE-C供电接口21、以太网22、Zigbee无线模块31、Z-wave无线模块32、均与Zigbee无线模块31和Z-wave无线模块32连接的同向双工器34以及天线35。

工作时，主芯片10通过TYPE-C供电接口21与电脑等设备进行通信；主芯片10带百兆以太网MAC功能，通过RGMII接口(Reduced Gigabit Media Independent Interface，吉比特介质独立接口)与以太网22的芯片进行通信，从而实现以太网功能。

主芯片10通过UART接口(图未示，Universal Asynchronous Receiver andTransmitter，通用异步收发器)与Zigbee无线模块31和Z-wave无线模块32进行通信(即主芯片10分别与Zigbee无线模块31和Z-wave无线模块32连接)，并且可以通过UART接口对Zigbee无线模块31和Z-wave无线模块32进行OTA(Over-the-Air Technology,即空间下载技术)升级。

同向双工器34内设有至少一个阻抗匹配电路、与该阻抗匹配电路连接的端口和公共端，下文的引脚实际就是端口和公共端。

其中Zigbee无线模块31和Z-wave无线模块32通过阻抗匹配电路(图未示)分别连接到同向双工器34的两个端口。

在本实施例中，同向双工器34的带通频率是863-960MHz和2400-2500MHz，符合Zigbee和Z-wave的工作频率要求，具有带通频率插入损耗小，两个带通频率之间的隔离度高，高次谐波衰减大的特点。

在同向双工器的公共端通过阻抗匹配电路接入天线34，该天线35在Zigbee的工作频率2.4GHz和Z-wave的工作频率865.2-926.3MHz下的VSWR＜1,增益大于2dB，其中VSWR为驻波比，其全称为Voltage Standing Wave Ratio。

本实用新型实现使用同一天线同时对Zigbee和Z-wave两种工作频率的信号进行接收和发射。

图2为Zigbee和Z-wave共用单天线的阻抗匹配电路图，阻抗匹配电路包括接入Zigbee的射频信号(Zigbee_RF)的第一阻抗匹配电路、接入Z-wave的射频信号(Z-wave_RF)的第二阻抗匹配电路以及输入信号至天线34的第三阻抗匹配电路。

第一阻抗匹配电路包括L1、L2、C1、C2、C3，第二阻抗匹配电路包括L3、L4、C6、C7、C8，第三阻抗匹配电路包括L5、C4、C5，其中L1、L2、L3、L4、L5分别为第一至第五高频电感，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8分别为第一至第八高频电容，U1为同向双工器31，第一阻抗匹配电路接入U1的2.4GHz频带引脚，第二阻抗匹配电路接入U1的863-960MHz频带引脚。

对于第一阻抗匹配电路，Zigbee的射频信号(Zigbee_RF)输入L1的一端，L1的另一端与L2的一端串联连接，L2的另一端与U1的其中一个引脚连接(实际上，L2的另一端与U1的2.4GHz频带引脚连接)；C1、C2和C3并列连接在L1和L2之间，即Zigbee的射频信号(Zigbee_RF)也输入至C1的第一板，C2的第一板连接在L1和L2连接的交叉处，C3的第一板与L2的另一端连接，C1的第二板、C2的第二板和C2的第三板接地GND。

对于第二阻抗匹配电路，Z-wave的射频信号(Z-wave_RF)输入L3的一端，L3的另一端与L4的一端串联连接，L4的另一端与U1的其中一个引脚连接(实际上，L4的另一端与U1的863-960MHz频带引脚连接)；C6、C7和C8并列连接在L3和L4之间，即Z-wave的射频信号(Z-wave_RF)也输入至C6的第一板，C7的第一板连接在L3和L4连接的交叉处，C8的第一板与L4的另一端连接，C6的第二板、C7的第二板和C8的第三板接地GND。

对于第三阻抗匹配电路，L5的一端与U1的公共端引脚连接，L5的另一端与天线34连接，C4的第一板也与U1的公共端引脚连接，C5的第一板也与天线35连接，C4的第二板和C4的第二板接地GND。

U1通过与公共端连接的天线同时传输Zigbee的射频信号和Z-wave的射频信号；本实用新型U1内集成了多个阻抗匹配电路，使得产品体积更小。

本实用新型Zigbee和Z-wave智能家居网关，采用Zigbee和Z-wave两种不同工作频率的无线通信协议共用单天线的技术，既能同时连接这两种无线通信协议的智能家居设备，又降低了产品的设计难度，减小了产品的体积；本实用新型智能家居网关的设计更简单，外观体积更小，价格成本更低。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。