安信可LoRa模块Ra - 01SC：设计指南与技术解析

在物联网飞速发展的今天，长距离、低功耗、高抗干扰的无线通信模块成为了众多应用场景的关键需求。安信可科技推出的LoRa系列模块Ra - 01SC，凭借其出色的性能和灵活的设计，在智能仪表、供应链物流、家庭楼宇自动化等领域展现出了巨大的应用潜力。今天，我们就来深入探究一下这款模块的特性、设计要点和常见问题。

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一、产品概述

Ra - 01SC由深圳市安信可科技有限公司设计开发，其核心射频芯片LLCC68采用LoRa™远程调制解调器，专门用于超长距离扩频通信。这种调制技术不仅抗干扰性强，而且功耗低，很好地解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗干扰和功耗的难题。

特性亮点

1. 多种调制方式支持：支持FSK、GFSK、MSK、GMSK、LoRa™及OOK调制方式，满足不同应用场景的通信需求。
2. 宽频段覆盖：支持410MHz - 525MHz频段，为不同地区和应用提供了更广泛的选择。
3. 低功耗与高灵敏度：工作电压为3.3V，接收状态下具有低功耗特性，接收电流最低为4.2mA，待机电流为0.6mA，同时具备高达 - 129dBm的高灵敏度。
4. 小体积封装与多样接口：采用小体积双列邮票孔贴片封装，天线接口兼容邮票孔、圆孔和IPEX等多种接法，方便不同的设计选型。

主要参数

以下是Ra - 01SC的主要参数：	模块型号	Ra - 01SC
封装	SMD16
尺寸	17163.2(±0.2)mm
天线形式	兼容半孔焊盘/通孔焊盘(需焊接天线)/IPEX座子
频谱范围	410MHz - 525MHz
工作温度	- 40℃ - 85℃
存储环境	- 40℃ - 125℃，< 90%RH
供电范围	2.7 - 3.6V，典型值3.3V，推荐电流大于200mA
支持接口	SPI
可编程比特率	最高达到300Kbps
晶振频率	32MHz
传输距离	空旷场地搭配弹簧天线2.8km

二、电气参数

Ra - 01SC是静电敏感设备（ESD），在整个处理、运输和操作过程中，必须采用正确的ESD预防和包装程序，避免用手触摸模块或使用非抗静电烙铁进行焊接。

电气特性

参数	名称	最小值	典型值	最大值	单位	备注
工作温度	TOPR	- 40	25	85	℃	工业级设计
供电电压	VDD	2.7	3.3	3.6	V	≥ 3.3V可保证输出功率

数字端口特性

描述		410 - 525典型值		单位
工作频率		MHz
端口	名称	最小值	典型值	最大值	单位
IO电平	VIO	2.7	3.3	3.6	V
输入逻辑电平低	VIL	-	-	0.2	V
输入逻辑电平高	VIH	0.8	-	-	V
输出逻辑电平低	VOL	-	-	0.1	V
输出逻辑电平高	VOH	0.9	-	-	V

SPI接口特性

SPI接口的各项参数对于模块的通信稳定性至关重要，以下是相关参数：	符号	描述	条件	最小值	典型值	最大值	单位
Fsck	SCK频率	-	-	-	10	MHz
TCH	SCK高电平时间	-	50	-	-	ns
TCL	SCK低电平时间	-	50	-	-	ns
Trise	SCK上升时间	-	-	5	-	ns
Tfall	SCK下降时间	-	-	5	-	ns
Tsetup	MOSI建立时间	从MOSI变化到SCK上升沿	30	-	-	ns
Thold	MOSI维持时间	从SCK上升沿到MOSI变化	20	-	-	ns
Tnsetup	NSS建立时间	从NSS下降沿到SCK上升沿	30	-	-	ns
Tnhold	NSS维持时间	从SCK下降沿到NSS上升沿，正常模式	100	-	-	ns
Tnhigh	SPI访问间隔的NSS高电平时间	-	20	-	-	ns
T_DATA	DATA维持与建立时间	-	250	-	-	ns

三、外观尺寸与管脚定义

外观尺寸

Ra - 01SC有两种天线接口配置：默认出货不带IPEX端子，天线需要由半孔焊盘引到主板上；另一种带IPEX座子，天线可以直接装配到模组上。

管脚定义

Ra - 01SC模组共接出16个接口，各管脚功能如下：	引脚序号	引脚名称	功能说明
1	ANT	接天线
2	GND	地线，连接到电源参考地
3	3.3V	典型值3.3V供电，推荐供电电流大于200mA
4	RESET	复位脚
5	TXEN	射频控制端口
6	DIO1	数字IO1软件配置
7	DIO2	数字IO2软件配置
8	DIO3	数字IO3软件配置
9	GND	接地
10	BUSY	状态指示引脚，务必连接到主控MCU的IO口
11	RXEN	射频控制端口
12	SCK	SPI时钟输入
13	MISO	SPI数据输出
14	MOSI	SPI数据输入
15	NSS	SPI片选输入
16	GND	地线，连接到电源参考地

LLCC68的3个通用IO引脚在LoRa™模式下均可用，它们的映射关系取决于RegDioMapping1和RegDioMapping2这两个寄存器的配置。

四、设计指导

应用电路

• 与主控MCU的通信接口除了SPI接口外，还要把BUSY/DIO1连接到主控MCU的IO口，以确保模块与主控之间的正常通信和状态反馈。
• 如果天线焊接在主控板上，建议在天线接口处预留Π型匹配电路，以优化天线的性能。

推荐模组封装设计尺寸

设计PCB板时，建议依照Ra - 01SC模组封装图进行设计，使模组能在PCB板上正常工作。同时，设计焊盘时需注意，不能把PCB上的焊盘设计得比模组对应焊盘内缩偏移，而PCB焊盘相对模组焊盘外扩则不影响模组使用。

天线的安装

• Ra - 01SC需要焊接天线使用，模块上兼容了半孔焊盘和圆孔焊盘。
• 为了使天线达到最优效果，天线装配的位置要远离金属件，天线安装结构对模块性能有较大影响，务必保证天线外露，最好垂直向上。当模块安装于机壳内部时，可使用优质的天线延长线，将天线延伸至机壳外部。
• 天线切不可安装于金属壳内部，否则会导致传输距离极大削弱。

供电

• 推荐3.3V电压，峰值建议200mA以上电流。
• 建议使用LDO供电；如使用DC - DC直流电源供电，建议纹波控制在30mV以内。
• DC - DC直流电源供电电路建议预留动态响应电容的位置，以在负载变化较大时优化输出纹波。
• 3.3V电源接口建议增加ESD器件。
• 在针对模块设计供电电路时，供电电流推荐保留30%以上余量，有利于整机长期稳定工作。
• 请注意电源正负极的正确连接，如反接可能会导致模块永久性损坏。

GPIO口的使用

• 模组外围引出的GPIO口，如需使用建议在IO口上串联10 - 100欧姆的电阻，这样可以抑制过冲，使两边电平更平稳，对EMI和ESD都有帮助。
• 特殊IO口的上下拉，需参考规格书的使用说明，此处会影响到模组的启动配置。
• 模组的IO口是3.3V，如果主控与模组的IO电平不匹配，需要增加电平转换电路。
• 如果IO口直连到外围接口，或者排针等端子，建议在IO走线靠近端子处预留ESD器件。

软件的编写

• 此模块为LLCC68 + 外围电路，用户可以完全按照LLCC68芯片手册进行操作。
• DIO1、DIO2、DIO3是一般通用IO口，可以配置成多种功能。
• 射频开关TX/RX的控制，默认由模组内部电路完成，但设计上预留了接口，可以实现外部MCU控制。如需外部MCU控制，请联系安信可技术人员，更换模组BOM。

LLCC68与SX1262/SX1268在扩频因子和接收带宽设置上存在差异，使用时需要根据具体需求进行选择。

五、常见问题及解决方法

影响传输距离因素

• 环境因素：直线通信障碍、温度和湿度变化、同频干扰、地面吸收和反射无线电波、海水吸收等都会影响通信距离和丢包率。比如在海边测试时，由于海水对无线电波的强吸收能力，测试效果会变差。
• 天线因素：天线附近有金属物体、天线与模块匹配程度差或天线本身品质问题，都会导致信号衰减严重。
• 参数设置与供电问题：功率寄存器设置错误、空中速率设置过高、室温下电源低压低于推荐值等也会影响传输距离。

模块使用注意事项

• 检查供电电源，确保在推荐供电电压之间，避免超过最大值造成模块永久性损坏。
• 保证电源稳定性，避免电压大幅频繁波动。
• 在安装使用过程中要做好防静电操作，因为高频器件对静电敏感。
• 控制安装使用过程的湿度，部分元件为湿度敏感器件。
• 若无特殊需求，不建议在过高或过低温度下使用。

对模块造成干扰的因素

• 信号干扰：附近有同频信号干扰时，可远离干扰源或者修改频率、信道避开干扰。
• SPI干扰：SPI上时钟波形不标准时，要检查SPI线上是否有干扰，同时注意SPI总线走线不宜过长。
• 电源问题：电源不理想可能造成乱码，务必保证电源的可靠性。
• 线缆问题：延长线、馈线品质差或太长，会造成误码率偏高。

六、回流焊曲线与相关信息

回流焊曲线

升温区：温度从25°C升至150°C，时间为60 - 90s，升温斜率为1 - 3°C/s。 预热恒温区：温度保持在150 - 200°C，时间为60 - 120s。 回流焊接区：温度大于217°C，时间为60 - 90s，峰值温度为235 - 250°C，时间为30 - 70s。 冷却区：温度从峰值温度降至180°C，降温斜率为 - 1 - - 5°C/s。使用的焊料为锡银铜合金无铅焊料SAC305。

相关型号

产品型号	芯片方案	支持频段	发射功率	封装形式	产品尺寸	通信接口
Ra - 01	SX1278	410MHz - 525MHz	20dB	贴片	17*16	SPI
Ra - 01H	SX1276	410MHz - 525MHz	20dB	贴片	17*16	SPI
Ra - 01S	SX1268	410MHz - 525MHz	22dB	贴片	17*16	SPI
Ra - 02	SX1278	410MHz - 525MHz	20dB	贴片	17*16	SPI
Ra - 06	SX1278	410MHz - 525MHz	20dB	贴片	22.8*16	SPI
Ra - 07	ASR6501	410MHz - 525MHz	20dB	贴片	16*16	UART/I2C
Ra - 07H	ASR6501	803MHz - 930MHz	21dB	贴片	16*16	UART/I2C

天线推荐

物料编码	类型	频段	接口	功能特点
22100003	弹簧天线	433 - 470MHz	直脚焊接	内置，尺寸小巧，组装方便
22100008	弹簧天线	433 - 470MHz	弯角焊接	内置，尺寸小巧，组装方便
22100032	胶棒天线	433MHz	SMA内螺纹带针	外置全向天线，不受机壳内部环境干扰
22100033	胶棒天线	470MHz	SMA内螺纹带针	外置全向天线，不受机壳内部环境干扰
AG - 030318 - 0595	吸盘天线	433MHz	SMA内螺纹带针	高增益，延长线可把天线放置到环境较好的区域
AG - 031718 - 0542	吸盘天线	470MHz	SMA内螺纹带针	高增益，延长线可把天线放置到环境较好的区域

包装信息与联系我们

Ra - 01SC的包装为编带。如果您在使用过程中遇到问题或需要进一步的技术支持，可以通过以下方式联系安信可科技：

• 官方官网：https://www.ai - thinker.com
• 开发DOCS：https://docs.ai - thinker.com
• 官方论坛：http://bbs.ai - thinker.com
• 样品购买：https://anxinke.taobao.com
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• 技术支持：[e-mail]
• 公司地址：深圳市宝安区西乡固戍华丰智慧创新港C栋403、408 - 410
• 联系电话：0755 - 29162996

在实际设计和使用过程中，电子工程师们需要充分考虑上述各个方面的因素，确保模块的性能和稳定性。你在使用Ra - 01SC模块时，是否遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。