初識DTU

DTU（Data Transfer unit）是實現(xiàn)遙感、遙控、遙測以及遠(yuǎn)程升級（OTA）的關(guān)鍵器件，通俗的講DTU可以理解為在終端與服務(wù)器之間鋪設(shè)的高速公路，這條高速公路上有汽車也有服務(wù)區(qū)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)則是這條高速公路上飛馳的汽車，當(dāng)出現(xiàn)交通擁堵時可以進(jìn)入服務(wù)區(qū)（DataBuffer）稍事休息。

4G DTU

聯(lián)網(wǎng)方式

DTU常用的無線聯(lián)網(wǎng)方式有Wifi、Lora、NBIot、2G、4G等，其中由于這幾年運營商2G逐漸退網(wǎng)的原因，主流應(yīng)用也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐?G為主了。主要是因為這種方式受時間、空間的限制最小，只要附近有信號DTU就可以正常聯(lián)網(wǎng)，而且現(xiàn)在小流量物聯(lián)網(wǎng)卡包年的資費一般也就幾十塊錢。

4G模塊的選擇

主要從模塊的穩(wěn)定性、開發(fā)難度、功耗、傳輸數(shù)據(jù)量幾方面考慮，國內(nèi)品牌有中興、華為、移遠(yuǎn)、有方、龍尚、SIMCON等等，每家產(chǎn)品都有其自身的優(yōu)勢與特點，實際應(yīng)用時可根據(jù)側(cè)重點進(jìn)行選擇。

主流應(yīng)用4G模塊主要有Cat.1、Cat.4兩個類別，Cat.1可以稱為“低配版”的 4G 終端，上行峰值速率5Mbit/s，下行峰值速率10Mbit/s，與Cat.4相比Cat.1更具成本優(yōu)勢；Cat.4上行峰值速率50Mbit/s，下行峰值速率150Mbit/s。

由于我主要使用DTU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和OTA，且傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，所以Cat.1的帶寬完全滿足需求。

4G模塊類別

電路設(shè)計

這里重點介紹4G模塊供電電源與射頻信號部分，因為這兩部分設(shè)計不好直接影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。其它部分不做說明，感興趣的朋友可留言交流。

DTU 電路框圖

由于DTU為12V供電， 4G模塊的工作電壓范圍為3.4V～4.2V，因此需要一級DCDC變壓。4G模塊RF數(shù)據(jù)傳輸不是連續(xù)的，每個包數(shù)據(jù)Burst，瞬時峰值電流高達(dá)2.5A。因此，要確保電源設(shè)計中，電源走線阻抗低，在瞬時峰值電流時才不會有大的電壓跌落，引起模塊工作異常。輸出端的電解電容盡量靠近4G模塊放置，且電源線寬至少2.5mm。

4G模塊供電電源

4G模塊供電電源

4G模塊天線引腳到天線接口的走線為射頻線，射頻線走線長度應(yīng)盡量短，周圍要用接地銅箔包裹，且要均勻打接地過孔減小接地阻抗。射頻信號還應(yīng)注意遠(yuǎn)離數(shù)字電路、開關(guān)電源、電源變壓器、功率電感和時鐘信號等。

射頻信號先處理

到這里DTU的硬件設(shè)計部分基本已經(jīng)分享完了，希望對朋友們有所幫助。下一篇準(zhǔn)備把DTU的軟件設(shè)計部分分享給大家，感興趣的朋友記得收藏、點贊，3Q！