TRF6900单片射频收发器的原理及应用

2006-05-07 15:50:13来源: 国外电子元器件

1 概述

TRF6900是Texas Instruments公司推出的单片射频收发器芯片,其内部集成了完整的发射电路和接收电路。它的工作频率范围为850~950MHz,供电电压范围为2.2~3.6V,射频输出功率高达+5bBm,而待机模式时的电流消耗仅在0.5μA~5μA之间,TRF-6900采用高吞吐率16-bit RISC结构,其最快速率可达8MIPS。另外,这种收发器还具有FM/FSK调制模式并采用三线制串行接口,因而可很方便地与微控制器相连接,可用于ISM频段内的数据双向无线传输。适应于计算机遥测遥控系统、手持式电池供电的操作系统仪器仪表设备及安全防范系统等方面。

2 基本结构和特性

TRF6900的内部结构框图及引脚排列如图1所示。它采用48脚PQFP封装形式,各引脚功能如表1所列。由图1可知,TRF6900主要由发射电路和接收电路两用人才部分组成。发射电路包含RF功率放大器、锁相环、压控振器、可编程的直接数字合成器和低功耗控制逻辑电路以及串行接口电路等。接收电路包括低噪声放大器、射频缓冲放大器、射频混频器、本机振荡缓冲放大器、第一级中频放大器、第二级中频放大器限幅、FM/FSK解调器、低通滤波放大器/后检波放大器、数据限制器和接收信号强度指明示器等电路。

在发射电路中,TRF6900利用3线单向串行总线(CLOCK、DATA、STRLBE)进行编程。芯片内微控制器中的24位移位寄存器中,若置STRLBE置为高电平,则编程信息将被装入所选的锁存器以完成DDS模式、调制器以及PLL等的设置。当发射的数据通过TX DATA端进入DOS后,可由DOS将数字信号通过11位数/模转换器正弦波形成器等电路转换成模拟信号。基准振荡器的输入频率fref为15~`26MHZ,可编程的DOS分配器比率为0~4194303 bits,分辩率Δf=Nfref/224,FSK调制器寄存比率为 0~1020bits,分辨率△f=Nfref/222。芯片中的时钟电路采用外接晶体振荡器(25.6~26MHZ) 来产生电路所需的基准频率。其本机震荡采用锁相环(PLL)方式,它由频率合成器、外接无源回路滤波器和压控震荡器组成。压控震荡器的频率范围为850~950MHZ。RF功率放大器的输出功率高达+5bBm。

表1 TRF6900各引脚功能

引 脚 符  号 功   能 引 脚 符  号 功   能
1,3 LNA-GND 低噪声放大器地 25 STORBE 串行接口选通脉冲
2 LNA-IN 低噪声放大器地输入 26 CLOCK 串行接口时钟信号
4 PA-VCC 功率放大器电源 27 DATA 串行接口数据信号
5 PA-OUT 功率放大器输出 28 DATA OUT 接收数据输出
6 PA-GND 功率放大器地 29 S&H-CAP 数据限制外接电容
7 PLL-GND 锁相环地 30 AMP-OUT 接收放大器输出
8 PD-SET 充电泵电流设置端口 31 AMP-CAP 接收放大器电容
9 PD-OUT2 充电泵输出2 32 AMP-IN 接收放大器输入
10 PD-OUT1 充电泵输出1 33 RSSI-OUT 接收信号强度指示器输出
11 LOCKDET 同步检测 34,35 DEM-TANK 解调器振荡回路
12 PLL-VCC 锁相环电源 36 DEM-VCC 解调器电源
13 VCO-TANK1 压控振荡器振荡回路1 37 VREF 解调器电压基准
14 VCO-TANK2 压控振荡器振荡回路2 38 DEM-GND 解调器地
15 DDS-GND 直接数字合成器地 39 IF2-IN 中频2输入
16 STDBY 待机控制 40 IF-GND 中频地
17 MODE 模式控制 41 IF1-OUT 中频1输出
18 DDS-VCC 直接数字合成器电源 42 IF1-IN 中频1输入
19 TX-DATA 发射数据输入 43 MIX-GND 混频器地
20 DIG-VCC 数字电路电源 44 MIN-OUT 混频器输出
21 DIG-GND 数字电路地 45 MIX-VCC 混频器电源
22 GND 芯片地 46 MIX-IN 混频器输入
23 XOSC1 基准频率振荡器连接1 47 LNA-OUT 低噪声放大器输出
24 XOSC2 基准频率振荡器连接2 48 LNA-VCC 低噪声放大器电源

在接收电路中,低噪音放大器具有13bB的增益和3.0 bB的噪音指数。接收电路有标准模式和递增益模式两种;为了在低RF输入电平时得到最大的灵敏度,通常应选择标准模式,而在高RF输入电平时则应选择低增益模式。混频采用常规的双重平衡式Gilbert-Cell混频器结构,其输出阻抗(MIX-OUT端)为330Ω,并且允许一个330Ω的陶瓷滤直接连接到端点MIX-OUT。第一级中频放大器具有大约7Bb的放大增益和330Ω的输入输出阻抗,每天二级中频放大器和限幅器具有大约80Bb的放大增益和330Ω的输入阻抗,其中频率范围为10~21.4MHz限幅器的输出连接到FM/FSK的调解器.当频率范围为10MHZ~21.4MHZ时,接收信号强度指示器的斜率应为19Mv/dB。FM/FSK解调电路则用于完成对FM或FSK信号的解调。其解调器输出带宽为0.3MHZ(IF=10.7MHZ),探测范围为300KHZ。

3 应用电路

TRF6900射频收发器芯片典型应用电路如图2所示,图3所示是TRF6900工作在902~928MHz频段的实际应用电路。

在图2所示的TRF6900与MPS430微控制器的连接示意图中,由于TRF690的输入信号线与MPS430的可编程数字I/O端相连,因此可在MPS430的控制下完成所指示的操作。而图3则给出了TRF6900工作在902~928MHz频段的实际应用电路及元器件参数。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/rfandwireless/200605/3294.html
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