MICRF005无线收发器的原理和应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网 关键字:无线  收发  收发器  原理
摘要:MICRF005芯片是Micrel公司生产的一种高速无线UHF收发器是一款单芯片OOK收发器,可用于远距离低功率无线设备中单向和双向无线连接。MICRF005采用“天线输入,数据输出”工作方式,所有RF和IF调谐均可在集成电路内自动完成,因此具有很高的可靠性和极低的功耗。文中介绍了MICRF005的主要特点、结构原理和引脚功能,最后给出了它的应用电路。 关键词:MICRF005;无线收发器;UHF下变频器;OOK解调器 1 MICRF005的主要特点 MICRF005芯片是Micrel公司生产的一种无线收发器,该收发器带有一个发送/接收开关和一个用于占空比操作的关断模式可广泛应用于低功率设备的单向和双向无线连接。所有IF和解调后的数据滤波都可以在MICRF005芯片内部完成,而不需要外加滤波装置。其额定滤波带宽为300kHz,同时支持高达115kbps的数据传输速率。MICRF005收发器的主要特点如下: ● 频带为800MHz~1000MHz ● 传输速率可达115kbps; ● 不需要外加滤波装置或电感; ● 电源工作电流低至10mA,频率为868MHz; ● 可用关断模式调节占空比(大于1/10); ● 具有极低的RF天线辐射; ● 内含的CMOS逻辑接口可用于标准集成电路; ● 所需外围器件很少; ● 具有发送/接收的待机方式,可用于双向连接控制。 2 MICRF005的结构及引脚功能 MICRF005的内部结构如图1所示。它由三部分组成:UHF下行变频器,OOK解调器和基准控制电路。除了去耦电容外,MICRF005仅需要外接两个电容(CTH,CAGC)和一个定时器元件(CR)即可组成完整的UHF收发器。控制输入端T/R和SHUT可用于控制集成电路的操作。这些输入与CMOS兼容,且应有上拉电阻。 MICRF005采用SOP封装,工作温度范围为-40~+85℃,各引脚功能如表1所列,引脚排列如图2所示。 表1 MICRF005的引脚功能 引 脚 名 称 应 用 说 明 1 T/R 发送/接收控制开关,低电平有效 2,3 VSSRF IC的RF接地部分 4 ANT 接收天线信号,并可提供过载保护 5 VDDRF 正电源,IC的RF输入部分 6 VDDBB 正电源,IC的基带输入部分 7 CTH 提供内部数据限幅比较器的基准值,可以看作低通滤波器RC,并带有额定值为30k的阻抗 8 VSBB IC的基带接地部分 9 DO CMOS兼容的数据输出信号 10 SHUT 关断模式,低电平有效 11 NC 不连接,禁止使用 12 CAGC 积分电容,用于调节占空比 13 NC 关断模式,低电平有效 14 REFOSC 调谐和校正的时间基准值 3 应用电路 MICRF005的典型应用电路如图3所示。下面给出该电路的一些具体设计方法。 3.1 旁路电容的参数设计 为了使芯片工作时具有很好的抗干扰性能,需要滤除工作电源引脚上的高频和低频信号,设计时可在VDDBB引脚上接两个旁路电容,并将VDDRF引脚和VDDBB引脚连接在一起。实际使用中可将三个去耦电容并联,然后再与一个10Ω电阻串联,推荐电容值为1nF、10nF和100nF。 3.2 带通滤波选择 如果设备安装在周围噪声较大的环境里,可将带通网络的设定端连接在ANT和VSSRF管脚之间,以提供有选择性的接收频带,同时也可添加过载保护。 3.3 自动增益控制(AGC)的配置 (1)基准振荡频率fT的设计 与超外差式接收机相类似,MICRF005内部LO的频率fLO与引入的理想传送频率fTX的差值一定等于IF中心频率。设计时,可以用下式来计算给定fTX时的fLO值: fLO=fTX%26;#177;2.45(fTX/915) 式中fTX 和fLO的单位是MHz。对于任何给定的fTX值,fLO的值可以分为"高侧混频”和“低侧混频”两组。一般来说,一侧对另一侧没有优先选择权,故可在其中任选其一。可使用下式来计算基准振荡频率fT fT=fLO/64 式中fT的单位是MHz。在MICRF005芯片的REFOSC端上连接频率为fT的石英晶体振荡器可完全保证四位十进制数的准确率。表2列出了MI-CRF005芯片工作时的一般发送频率。 表2 一般发送频率 发送频率(fTX) 基准振荡频率(fT) 868.35MHz 13.6050MHz 915MHz 14.3359MHz 916.5MHz 14.3594MHz (2)电容CTH的选择 首先应选择连续时间的电平限幅数据。电容CTH的主要取决于系统状况,包括系统解码响应时间和数码结构。CTH引脚的源阻抗为: RSC=30%26;#215;14.3559/fT 这里,fT的单位是MHz。假定连续限幅时间τ已被设定,那么电容值CTH便可通过CTH=τ/RSC来进行计算。在实际设计时,选择标准值为%26;#177;20%%26;#215;7R的陶瓷电阻即可。 (3)连续模式下电容CAGC的选择 选择合适的CAGC能够使AGC控制电压的起伏最小。为了实现这一点,应使用较大的电容。实际使用证明:CAGC的值在0.47μF~47μF之间比较合适。实际电容值可由AGC控制电压所需的时间决定,而AGC控制电压则由完全放电条件决定。这个设定时间一般可由等式△t=1.333CAGC-0.44给出,这里CAGC是μF,而△t是秒。 (4)占空比电容CAGC的选择 一般来说,在集成电路启动之后,AGC的控制电压在芯片关断期间应尽快地再充满。因为在集成电路启动之后,AGC的推挽电流提升到额定电流的45倍只需几毫秒时间。为了使CAGC控制电压的压降能够在几毫秒内再充满,应仔细考虑CAGC电容值和关断时间周期。压降的极性意味着AGC电压的升高或降低。既然AGC启动电流是关断电流的1/10,那么,使AGC电压恢复最差的情况应是电压下行降落。电压下行降落被再充满可根据下式 I/CAGC=△V/△t 上式中的I为最初几毫秒的AGC启动电流,CAGC为AGC电容值,△t为压降恢复时间,△V为电压降。 4 结束语 MICRF005芯片采用“天线输入、数据输出”的工作方式,可广泛应用于无线游戏机控制、安全报警以及中等速率的数据解调等系统中。

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