RF2903的原理及在扩频通信中的应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:RF2903是RF公司生产的高性能、高集成度超低价专用扩频接收芯片,它具有工作频段宽、工作电压低、配置灵活、适用范围广等特点,非常适合应用在DS-SS和FH-SS无线通信产品的设计领域。文中介绍了RF2903的主要特点和引脚功能,并对其在直接序列扩频中的正交解调以及在跳频通信系统中的FSK解调应用进行了分析,同时给出了相应的应用电路。 关键词:接收器;扩频通信;跳频;QPSK/FSK;RF2903 RF2903是RF公司的一款高性能扩频接收芯片,它由射频前端的预放与混频、中频可变增益控制和解调功能三部分组成。对于200MHz以下的中频信号, 其增益可以达到90dB,该增益可由一个模拟电压来实现。RF2903内含一个接收信号强度指示电路,可进行能量电平检测,由于RF2903内有两个对称的混频器,因而对正交解调十分有利。当然,它也可以用作FM/FSK和AM解调,但在用作 AM检测时,需要一个外部检测电路。 RF2903扩频接收芯片可广泛用于扩频通信系统、双模式的模/数接收机、POS终端、手持式通信系统以及2.4GHz 的ISM宽带接收机等系统中。 1 RF2903的主要特点和功能 RF2903的主要特点如下: ●可在3~6V的电压下工作; ●具有FM、PM和正交解调功能; ●带有线性模拟增益控制以及RSSI强度指示功能; ●中频范围为10~200MHz,射频范围为150~1000MHz; ●正常工作温度范围为:-40~+85℃; ●转换增益可达94dB以上; ●封装形式为SSOP-24。 2 引脚功能和内部电路原理 RF2903的内部原理图及引脚排列如图1所示,表1所列是RF2903的各引脚功能。由图1可以看出,RF2903的射频前端有三个射频放大器及下变频器,同时包含有三个具有线性增益控制和接收信号强度指示(RSSI)功能的单元电路,此外,RF2903内部还具有一个正交解调器。 表1 RF2903的引脚功能 管脚序号 管脚定义 功 能 描 述 1 ILO I通道解调混频器LO输入 2 QLO Q通道解调混频器LO输入 3 VCC5 I、Q两通道解调混频器的电源 4 VCC4 IF3放大器的电源 5 IF3 IF2输出/IF3输入 6、7 GND 接地端 8 IF2 IF1输出/IF2输入 9 VCC3 IF2放大器的电源 10 VCC2 IF1放大器的电源 11、12 IF IN-、IF IN+ IF1放大器的差分输入 13、14 MIXOUT+、MIXOUT- RF混频器输出 15、16 LO+、LO- RF混频器的差分输入 17 B RF输入脚 18 E RF三极管的发射极 19 GND 接地端 20 BG OUT 带隙参考电压输出 21 GC 模拟增益控制脚 22 RSSI 接受信号强度指示 23 Q OUT Q通道解调混频器基带输出 24 I OUT I通道解调混频器基带输出 2.1 射频前端的射频放大和下变频 RF2903射频前端的射频放大和下变频采用差分输入形式,它们均具有低噪放大功能。如果不采用差分输入形式,可将其中一个输入端悬空或者将其连到电源Vcc。为了使系统设计具有灵活性,射频前端可以采用不同的设计方式。为了确保RF2903在它的接收灵敏度范围内能够可靠地接收到信号,LNA和混频器应调至它们的最大增益和最小噪声系数,这可以利用它的外围三极管加上电感和电容来实现。为了提高系统的灵敏度,可以外加低噪声放大器(LNA),这样,同时也可以提高整个系统的噪声系数。 2.2 带线性增益控制和RSSI的中频放大器 RF2903的中频部分由三组相同的带线性增益控制和RSSI的中频放大器组成。当RF2903应用于线性系统(比如直接序列扩频接收机中)时,增益控制将使信号电平保持在一定的水平。而当它应用在非线性系统(比如FM或跳频接收机中)时,其增益可以一直保持最大状态。 2.3 增益控制 对RF2903增益的控制可以通过调节一对差分放大器,而让另一对放大器不工作来实现。因为中频放大器的两对差分输入对是相互导通的,也就是说,当流向一对的电流较大时,流向另一对的电流则较小。 2.4 接收信号强度指示 通过RSSI可以知道接收信号的强度,它随控制增益的变化而变化。这样,在做系统设计时就可以利用RSSI来设计一个反馈环路,以便保持输出信号的稳定。 2.5 正交解调器 RF2903的正交解调器由两个混频器构成,并可由中频放大器的输出来差分驱动。必须注意的是,它的输入信号必须具有90%26;#176;的相差,这可以通过图2所示的简单相移电路来实现。由于LO输入是直接与输入三极管的基极相连的,因此需要一个外部上拉电阻。混频器输出可由下一级的发射极缓冲,这样,它可以直接驱动低阻滤波器。芯片自带的带隙参考电压输出可用来校正电路,在这个过程中,片子对温度和电源的变化不敏感,所以它在2.7V到5.5V的供电电源条件下都可以正常工作。 图3 3 RF2903在扩频通信中的应用 目前在扩频通信中采用的调制解调方式主要是正交调制解调,图3所示是RF2903在扩频系统接收机中的正交解调应用电路。值得注意的是混频器输出和中频输入引脚,因为采用的是单端滤波器,所以没有必要利用平衡滤波器的输出和平衡中频部分的输入,而只利用一个输入和一个输出即可。图中把14脚作为混频器的输出,11脚作为中频输入。当然也可以利用13脚和12脚。由于在混频器的输出端和中频输入端有一个滤波器,所以当要求高度隔离时,推荐用11脚和14脚,而不采用12脚和13脚。经过测试,在900MHz时,RF2903的接收灵敏度可达-100dBm。 众所周知,跳频系统中主要采用FSK调制和解调方式,图4所示是RF2903在跳频通信系统接收机中的FSK解调应用电路。由图可见,它的外围电路与它在正交解调应用中的外围电路差不多,只是在信号输入端有一些改变。当RF2903用于FSK解调时,它的增益控制可以调节到最大,因为在这种情况下,中频放大并不需要其满足线性条件。最后需要说明的是,如果不利用RF2903的解调功能,而是在 LO输入端加一个直流电压,那么,RF2903也可以作为一个普通的放大器来使用。 图4 4 结束语 RF2903是主要用于DS-SS和FH-SS的超低价专用接收芯片,它具有工作频段宽、工作电压低、配置灵活、适用范围广等特点。因此RF2903非常适合应用在无线通信领域。
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