RF125系列125KHz无线模块解说（三）：硬件集成与电路设计指南

本章将为硬件工程师提供在PCB上正确集成RF125系列模块的详细指南，内容涵盖引脚定义、参考电路分析以及至关重要的天线设计。

引脚定义与功能

 RF125-TX (发射机)

(RF125-TX发射模块实物图及接口说明)

(RF125-TX发射模块尺寸图)

RF125-TX2 (发射机)

(RF125-TX2模块的尺寸和引脚定义图)

 RF125-RX (接收机)

(RF125-RX模块的尺寸图)

RF125-RA (接收机)

(RF125-RA模块引脚定义图)

 参考电路分析

参考电路为工程师提供了经过验证的设计起点。在RF125-RX的典型应用电路中，VCC引脚附近通常会并联两个电容：一个10uF的电解电容或钽电容（C1），以及一个100nF的陶瓷电容（C2）。10uF电容作为“大水塘”，用于提供稳定的直流电压和滤除低频纹波，应对模块工作时电流的瞬时变化。100nF电容则用于滤除电源上的高频噪声，为模块内部敏感的射频和数字电路提供干净的电源。这两个电容的组合是所有射频电路设计的标准实践，对于保证模块稳定工作至关重要，应尽可能靠近模块的VCC和GND引脚放置。

WAKE UP引脚和TXD引脚直接连接到主控MCU的GPIO和UART RX引脚。PAIR引脚可以通过一个按键接地，用于手动触发对码模式。LED引脚则可以通过一个限流电阻（如1kΩ）驱动一个LED，用于提供可视化的状态反馈。

(RF125-RX模块典型应用参考电路图)

125KHz天线设计关键考量

对于RF125-RX模块，外部天线的设计是整个系统集成中最关键、也最具挑战性的一环。其性能直接决定了系统的通信距离和可靠性。文档明确提出了两项严格的技术指标：

• 电感量:在125KHz频率下，天线线圈的电感量必须为 7.2mH±5%。
• 品质因数 (Q值):Q值必须大于30。

这些指标并非建议值，而是实现模块标称性能的硬性要求。其背后的物理原理在于，天线与模块内部的匹配电容构成了一个LC谐振回路。这个谐振回路的性能由其中心谐振频率和Q值决定。

• 中心谐振频率:由 f=1/(2π√LC) 决定。为了在125KHz处获得最大信号响应，谐振频率必须精确地对准125KHz。由于模块内部的匹配电容C是固定的，因此外部天线的电感L必须严格控制在7.2mH \pm 5%的范围内。任何超出此范围的偏差都会导致谐振频率偏移，使得125KHz的信号被严重衰减，从而急剧缩短通信距离。

• 品质因-数 (Q值):Q值定义了谐振回路的带宽，Q值越高，带宽越窄。一个高Q值的LC回路就像一个非常窄带的物理滤波器。在充满各种电磁噪声的环境中，这个无源的前端滤波器是接收系统的第一道防线。它能够有效地滤除所有非125KHz的干扰信号，只允许目标频段的微弱信号进入后续的低噪声放大器（LNA）。这极大地提高了信噪比，是接收机能够实现80uVRMS高灵敏度的前提。如果Q值过低，滤波效果差，LNA会被带外噪声饱和，导致有效灵敏度大幅下降。

此外，RF125-RX模块提供了三个独立的天线输入引脚：ANT1, ANT2, ANT3。这强烈暗示模块内部的接收芯片支持三维（3D）天线配置。在PKE等应用中，钥匙或卡片的方位是随机的，单个平面天线（2D）在某些角度下会存在接收盲区。通过在X、Y、Z三个正交轴向上各放置一个天线线圈并分别连接到这三个引脚，系统可以实现全向无死角的信号接收。模块内部的接收IC会自动扫描或合并这三个通道的信号，以获得最佳的接收效果。因此，工程师在设计需要方位无关性的产品时，应采用3D天线方案。

内部电路架构

模块内部的框图揭示了其设计的复杂度和可靠性考量。

• RF125-TX: 其电源输入部分设计非常考究。信号首先经过保险丝（Fuse），然后进入反接和过压保护电路。之后，一个DC-DC降压转换器将宽范围的输入电压（12-30V）高效地转换为一个中间电压（如9V），最后再由一个LDO（低压差线性稳压器）将中间电压转换为干净的3.3V供给MCU和射频电路。这种“DC-DC + LDO”的两级稳压架构，兼顾了高效率（DC-DC）和低噪声（LDO），是高质量供电设计的典范，也是模块能在复杂电源环境下稳定工作的原因。
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  (RF125-TX发射模块内部功能框图)

• RF125-TX2: 其内部架构更为精简，由MCU直接驱动PA（功率放大器）进行发射。
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  (RF125-TX2发射模块内部功能框图)

• RF125-RX: 其信号路径清晰地展示了从天线输入，经过匹配网络，进入核心的125KHz接收IC，再由板载MCU进行处理，最终通过UART和WAKE UP引脚输出的过程。板载MCU的存在是实现其智能化功能的关键。
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  (RF125-RX内部功能框图)

综上所述，实现RF125系列的最佳性能，尤其是其大于5米的通信距离，不仅仅是选用模块本身，而是需要一个系统性的工程方法。工程师必须将外部天线视为射频前端不可分割的一部分，并投入足够的精力进行设计和验证，确保其电感和Q值严格达标。任何在天线设计上的妥协，都将直接导致系统最终性能的下降。

制造与焊接建议 (针对RF125-RX)

为确保SMD封装的RF125-RX模块在批量生产中的焊接质量，建议遵循IPC/JEDEC J-STD-020B标准进行无铅回流焊。

(RF125-RX模块无铅回流焊温度曲线图)

(RF125-RX模块无铅回流焊参数表)

RF125系列125KHz无线模块解说系列：

RF125系列125KHz无线模块解说（一）：RF125系列技术概述

RF125系列125KHz无线模块解说（二）：技术参数与规格

RF125系列125KHz无线模块解说（三）：硬件集成与电路设计指南

RF125系列125KHz无线模块解说（四）：串行通信与配置协议

RF125系列125KHz无线模块解说（五）：功能与操作模式

RF125系列125KHz无线模块解说（六）：RF物理层传输协议深度解析及总结