本應(yīng)用筆記介紹了窄帶FSK應(yīng)用中使用的TH7122和TH71221收發(fā)器。它簡要描述了窄帶注意事項,VCO設(shè)計,PLL設(shè)置以及發(fā)送器設(shè)置以及應(yīng)用電路的接收器部分。
窄帶注意事項
低功耗收發(fā)器的最常見應(yīng)用是通道帶寬和間隔相對較寬的應(yīng)用。在這些情況下,峰值FSK偏差通常約為25至50 kHz,通道間隔通常為200 kHz或更大。對于TH7122x,中頻(IF)濾波器通常是帶寬為150至250 kHz的低成本FM接收器濾波器。對于這些應(yīng)用,通常不會考慮VCO噪聲,因為頻率偏差會導致解調(diào)器輸出處的電壓擺幅,該擺幅遠大于噪聲。另外,由于參考頻率高,因此環(huán)路帶寬通常很寬。這允許通過簡單地切換晶體上的負載電容來調(diào)制參考頻率。
TH7122x專為在這些應(yīng)用中工作而設(shè)計,并給出了很好的結(jié)果。但是,如果將其用于通道間隔較?。ɡ?2.5或25 kHz)的窄帶應(yīng)用中,則環(huán)路帶寬必須很小,以允許穩(wěn)定的PLL操作并充分抑制基準雜散。整數(shù)N合成器的參考頻率等于通道間隔。對于這些設(shè)計,VCO噪聲變得非常重要,需要對常規(guī)應(yīng)用電路進行一些更改以提高性能。
窄帶應(yīng)用中的第二個考慮因素是,與接收器使用相同PLL的發(fā)送器必須能夠產(chǎn)生FSK。由于PLL帶寬必須很窄,因此有必要通過在環(huán)路帶寬之外調(diào)制VCO來生成FSK。如果需要將FSK調(diào)制降至DC,則還必須在低頻下調(diào)制參考晶體振蕩器,在高頻??下調(diào)制VCO。這通常稱為兩點調(diào)制。困難的部分是使從VCO的調(diào)制到VCO的調(diào)制到基準的調(diào)制平穩(wěn)過渡。在此應(yīng)用中,我們假設(shè)不需要直流調(diào)制,因此可以將低環(huán)路頻率設(shè)置為容納最寬的數(shù)據(jù)脈沖。
VCO設(shè)計
為了降低TH7122x中VCO的相位噪聲,必須減小調(diào)諧電路的阻抗。負電阻振蕩器會在高阻抗負載下進入飽和狀態(tài),從而降低諧振器的Q。內(nèi)部變?nèi)?a target="_blank">二極管的相對較低的Q進一步降低了諧振器Q。在通常的應(yīng)用中,調(diào)諧電路的電感取決于內(nèi)部電容的增加,但這限制了調(diào)諧范圍,調(diào)諧范圍必須足夠大以調(diào)諧發(fā)射頻率和VCO接收頻率之間的偏移量。注意,由于TH7122x構(gòu)成了超外差接收器,因此偏移頻率對應(yīng)于IF。通常,IF為10.7 MHz。解決方案是使用一個小電感和一個外部變?nèi)荻O管,而不要制作一個調(diào)諧電路。
圖2顯示了評估板的電路,該評估板具有一個小的調(diào)諧電感器和一個外部變?nèi)荻O管,以增加調(diào)諧電容。在這種情況下,使用了BB639二極管,因為它是可用的,并且是通常用于電視調(diào)諧器的低成本二極管。只需調(diào)整C0,幾乎可以使用任何具有足夠電容的調(diào)諧二極管。必須注意不要使L0太小以致振蕩器不會振蕩。由于振蕩器電流是可編程的,因此可以檢查振蕩器是否在最低電流設(shè)置下工作,然后在最高電流下運行以降低噪聲。
PLL設(shè)置
為了設(shè)計PLL環(huán)路濾波器,首先必須知道相位檢測器常數(shù)和所需頻率附近的VCO調(diào)諧靈敏度KVCO。有兩種確定KVCO的方法:
用電位計或電源上的可變電壓調(diào)整VCO,并用計數(shù)器或頻譜分析儀測量輸出頻率。
使用評估板上的環(huán)路濾波器,將TH7122x設(shè)置為在發(fā)射模式下以所需的頻率工作。
評估板上的調(diào)諧曲線如圖1所示。在本示例中,可以看出,調(diào)諧電壓在434 MHz附近的斜率通常約為14 MHz / V。
第二個設(shè)計參數(shù)是相位檢測器KPD的增益。此參數(shù)與電荷泵電流ICP成正比,默認情況下為260 μA。
正如我們將在下面看到的,由于KPD和KVCO總是相乘,所以2π項被抵消。
TH7122x 434 MHz中心頻率的VCO調(diào)諧曲線
TH7122x窄帶應(yīng)用的電路原理圖
發(fā)射器設(shè)置
繼續(xù)上一節(jié)的示例,假設(shè)我們希望在3.0 V邏輯信號下的FSK峰值偏差為2.5 kHz。由于VCO控制電壓的斜率為13 MHz / V,因此這將需要192 μV的電平。
環(huán)路調(diào)制后,VCO的調(diào)制帶寬非常寬;因此可能需要對數(shù)據(jù)信號進行整形以限制RF信號的占用帶寬。這是通過在輸入衰減器上添加CM2來完成的。
接收者
如圖2所示,TH7122x應(yīng)用電路的接收器部分包含一個帶寬為20 kHz的陶瓷濾波器。LIF1,CIF1和CIF2用于將330的輸出阻抗與所需的600陶瓷濾波器的阻抗匹配。另外,該電路減少了帶外雜散響應(yīng)。與IF放大器的輸入阻抗并聯(lián)的RL0用于按規(guī)定加載濾波器。該濾波器的20 dB帶寬約為95 kHz。
級聯(lián)過濾器配置
在通道間隔為12.5 kHz的系統(tǒng)中;所需的通道選擇性較高。如圖3所示,可以通過級聯(lián)連接兩個濾波器來實現(xiàn)。在這種情況下,顯示了一個4極10.7 MHz晶體濾波器?;祛l器輸出與FIL1之間的串聯(lián)電感以及與濾波器輸入并聯(lián)的電容器使混頻器輸出阻抗與濾波器所需的1.8 kΩ阻抗匹配。IF放大器的輸入電阻約為2 kΩ,因此足夠接近所需的濾波器負載。由于TH7122x的引腳1和32之間存在泄漏,因此可以獲得最大值。
如果需要更高的選擇性,則應(yīng)考慮使用帶有外部混頻器的雙轉(zhuǎn)換裝置。但是,最大選擇性將受到相鄰通道中VCO噪聲的限制。最大信噪比也由VCO噪聲確定。在此接收器中,F(xiàn)M峰值偏移為2.5 kHz,約為36 dB。這是在20 Hz至20 kHz的頻率范圍內(nèi)測得的。
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