基于TX6000和RX6000收發(fā)芯片實現(xiàn)OOK/ASK無線收發(fā)電路的設(shè)計

作者：黃智偉 朱衛(wèi)華 鄒其洪

1 概述

所設(shè)計的數(shù)字信號OOK/ASK無線收發(fā)電路由TX6000單片機發(fā)射器芯片和RX6000單片接收器芯片組成，工作在916.50MHz頻段;具有OOK/ASK調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強，適合工業(yè)控制應(yīng)用;采用SAW頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好;接收靈敏度高達-98dBm，發(fā)射輸出功率0.75mW;數(shù)據(jù)速率可達115.2Kbps;低工作電壓（2.7～3.5V）;低功耗，接收時電流1.8mA，發(fā)射時電流12mA，接收待機狀態(tài)和發(fā)射待機狀態(tài)僅為0.5μA;可用于數(shù)字窄帶、擴頻無線電鏈路、手持數(shù)據(jù)終端、無線局域網(wǎng)、計算機通信、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遙測遙控等系統(tǒng)中。

2 數(shù)字信號OOK/ASK無線發(fā)射電路

數(shù)字信號OOK/ASK無線發(fā)射電路如圖1、圖2所示，電路元器件參數(shù)如表1所列。電路以TX6000為核心。TX6000是RF Monolithics公司推出的單片發(fā)射器芯片，SM-20H封裝，芯片內(nèi)包含有：SAW諧振器、SAW濾波器、RF放大器、調(diào)制和偏置控制等電路。RF輸出端（RFIO）阻抗范圍為35～75Ω，外接1個天線串聯(lián)匹配線圈和1個并聯(lián)的ESD保護線圈。SAW諧振器和放大器1（TXA1）組成振蕩器，要發(fā)射的數(shù)字信號經(jīng)TXMOD端輸入，調(diào)制后由發(fā)射放大器2放大，經(jīng)SAW濾波器濾波后輸出。發(fā)射器有2個工作模式：ASK發(fā)射、OOK發(fā)射、低功耗（睡眠）。模式控制由CNTRL0和CNTRL1完成。設(shè)置CNTRL1為“高電平”，CNTRL0為“低電平”，芯片工作在ASK發(fā)射模式;設(shè)置CNTRL1和CNTRL0都為“低電平”，芯片工作在低功耗（睡眠）模式。電路中T/S為發(fā)射模式/睡眠模式控制信號。

表2 數(shù)字信號OOK/ASK接收電路的元器件參數(shù)

調(diào)制類型OOKOOKASK

數(shù)據(jù)速率/Kbps2.419.2115.2

C1/pF--2200

C2/μF--0.001

C3/μF0.10.0150.0027

C4/μF101010

C5/pF272727

R1/kΩ2403012

R2/kΩ100100100

R3/kΩ--100

R4/kΩ1027100

R5/kΩ1100330160

R6/kΩ2702701000

L1/nH101010

L2/nH100100100

3 數(shù)字信號OOK/ASK無線接收電路

數(shù)字信號OOK/ASK無線接收電路如圖3、圖4所示，電路元器件參數(shù)值如表2所列。電路以RX6000為核心。RX6000是RF Monolithics公司推出的單片接收器芯片，芯片內(nèi)包含有：SAW濾波器、SAW延遲線、RF放大器、檢波器、數(shù)據(jù)限制器、低通濾波器等電路。RF輸出端RFIO阻抗范圍為35～75Ω，外接1個天線串聯(lián)匹配線圈和1個并聯(lián)的ESD保護線圈。RF信號經(jīng)SAW濾波器到達射頻放大器RFA1。RFA1增益可在35dB和5dB之間選擇。RFA1的輸出到SAW延遲線，SAW延遲線有一標準的0.5μs的延時。第2級射頻放大器RFA2增益為51dB。檢波器輸出驅(qū)動回轉(zhuǎn)濾波器，濾波器提供1個3極、0.05度等紋波低通濾波器響應(yīng)。濾波器的輸出基帶放大器放大后到BBOUT端。當接收器的RF放大器工作在50%占空比時，BBOUT端信號變化大約是10mV/dB，峰-峰值信號電平達到685mV。BBOUT的輸出信號通過串聯(lián)的電容耦合到CMPIN輸入端。當接收器設(shè)置為低功耗（睡眠）模式時，BBOUT端的輸出阻抗為高阻抗狀態(tài)。

CMPIN端的輸入信號加到2個數(shù)據(jù)限制器，轉(zhuǎn)換從BBOUT來的模擬信號成為數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)限制器DS1是一個電容耦合可調(diào)閥值的比較器。比較器的限制電平從0～90mV，由在RFEF和THLD1端之間的電阻設(shè)備。閥值為零，靈敏度最好。數(shù)據(jù)限制數(shù)DS2限制觸發(fā)點能被在RRE和THLD2之間的電阻設(shè)置為1～120mV，通常設(shè)置為60mV。DS1和DS2通過與門在RXDATA端輸出數(shù)字信號。峰值檢波器的輸出通過AGC比較器也提供一個AGC復(fù)位信號到AGC控制電路。AGC控制電路保證接收器的動態(tài)工作范圍。

接收器有2種工作模式：接收和低功耗（睡眠）。由CNTR1和CNTR0端控制：CNTR1和CNTR0為高時，接收器工作在接收模式;CNTR1和CNTR0為低時，接收器工作在低功耗（睡眠）模式。電路中R/S為接收模式/睡眠模式控制信號。

結(jié)束語

數(shù)字信號OOK/ASK無線收發(fā)電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，可方便地嵌入電子設(shè)備和系統(tǒng)中，構(gòu)成一個點對點、一點對多點的無線數(shù)據(jù)傳輸通道。

使用中應(yīng)注意的問題是：當收發(fā)電路置于同一系統(tǒng)中時，發(fā)送數(shù)據(jù)之前需將發(fā)射電路置于發(fā)射模式，接收電路置于睡眠模式;發(fā)射電路從睡眠模式轉(zhuǎn)換為發(fā)射模式的轉(zhuǎn)換時間至少1ms;可以發(fā)送任意長度的數(shù)據(jù);發(fā)送結(jié)束后應(yīng)將發(fā)射電路置于睡眠模式。接收數(shù)據(jù)之前需將接收電路置于接收模式，將發(fā)射電路置于睡眠模式;接收電路從睡眠模式轉(zhuǎn)換為接收模式的轉(zhuǎn)換時間至少1ms;接收電路接收到的數(shù)據(jù)可以直接送到單片機串行接口或者經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送入計算機。在睡眠模式時電路不發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸速率最高為115.2Kbps。

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