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1、电 子 测 量 与 仪 器 学 报2 0 0 4年增刊基于无线发射芯片n R F 9 0 2 的接口电路设计姜彦君刘双喜( 北京理工大学信息科学技术学院， 北京 1 0 0 0 8 1 )摘要:文章介绍了采用单片射频发射芯片 n R F 9 0 2实现数字信号的无线传输的接口 设计，工作频率 8 6 2 - 8 7 0 114 1 z ，发射功率十l O d B m ，接收灵敏度一1 0 5 d B m ， 数据传输速率5 0 K b p s .关扭词:射频发送n R F 9 0 2 无线收发D e s i g n o f I n t e r f a c e C i r c u i t B a
2、 s e d o n n R F 9 0 2J i a n g Y a n j u n L i u S h u a n g x i( B e i j i n g I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y B e i j i n g 1 0 0 0 8 1 )A b s t r a c t : T h i s p a p e r m a i n l y i n t r o d u c e s t h e i n t e r f a c e c i r c u i t b a s e d o n n R F 9 0 2 . W o r k i n g f
3、r e q u e n c y 8 6 2 - 8 7 0 )l H z . P o w e r o f t r a n s m i s s i o n i s + 1 O d b m . B a n d o f r a t e i s 5 0 k b p s .K e y w o r d s : T r a n s m i s s i o n n R F 9 0 2 w i r e l e s s i n t e r f a c e1 箭令 孟F 4切 T 2近年来由于科学技术特别是通讯技术 ( 包括移动通信、卫星通信和光通信)和计算机技术的迅猛发展， 工作频率的日 益提高， 射频电路得到了
4、广泛的应用。 尤其是短距离无线通信技术的迅猛发展， 使得在自 动检测， 家庭自 控化控制、 遥控装置、 工业控制等领域对无线通信的要求越来越强烈。作者介绍了N o r d i c V L S I A S A 公司推出的n R F 9 0 2 射频发送芯片，因其应用简单， 成本低， 开发周期短而得到广泛应用。 适合报警器、自 动读表、 无键进入、 家庭自 动化、遥控、无线数字通讯等。2主芯片n R F 9 0 2 简介n R F 9 0 2 是工作于I S M 和R S V ( 8 6 8 M H z ) 频段的单片无线发射芯片。 具有F S K 调制和解调能力，在此方式下， 其传输速率可达5
5、0 K b p s 。它符合欧洲E T S I 工 一 E T S 3 0 0 2 2 0 规范。发送器的基 本 组 成 是: 频 率 合 成 器、 功 卒 放 大 器、 晶 体 振 荡 器 和 调 节 器。 由 于 使 用了 晶 体 振荡 器 稳定的频率合成器， 频率漂移是很低的。 而且， 通过调节外部电阻， 可以改变它的输出功率和频率偏移。在输出功率为一l O d B M 的时候， 其电 流消耗仅为9 m A on R F 9 0 2 采用8 脚的S O 工 C 封装。 通过调节外部电阻，可以 使其在四种工作方式中 切换。6 9 9电 子 测 量 与 仪 器 学 报2 0 0 4年增刊A
6、D DA D DA D D O z U Dh 2 K D V .L VV Z KA D DV 2 K D V Z VA D D O z . C I DA D DC l o c kA D DC I DA D Db O M G L D O M ue I4 1 D人 “ 3人 IS dF S K 模式是n R F 9 0 2 的止常工作校八。 此模式下，引脚 D I N ( 5 )为数据的输入引脚。实际应用中需要高的数据传输率和低的频谱宽度。为了整形输入的F S K 位流，我们把R 4 用低通滤波器来代替。A S K 模式时的输入引脚 R E X T ( 2 ) 。当R 2R41R4 2 DAT A
7、NC41接V D D 时，芯片传送载波信号;当R 2 接G N D 时，内部的输出功率放大器关闭。这两种情X 1 1 3 . 5 6 7 MH zRR V、VR 34 DDVR 4况分别代表逻辑时钟模式时，1 和0 。在A S K 模式下， D I N 引脚必须接V D D .外部的微控制器可以直接获得时钟信号，而不必在接另外的振荡器。此时晶体振荡器和参考时钟输出 ( 引脚X 0 8 )工作。当发射器睡眠时， 此功能丧失。节电 模式是为了使芯片在不工作的情况下获得低的电流消耗。一般说来，在芯片不工作的 情况下的漏电流仅有l O n A .电 子 测 量 与 仪 器 学 报2 0 0 4年增刊3
8、接口电路的硬件连接射频发射电路如图所示:关于天线的设计，天线输出端通过平衡的射频输出到天线，这个引脚端必须有直流通道到电源V D D 端， 电 源V D D 经过射频扼流圈或者环路天线的中心接入。 在A N T 1 / A N T 2 输出端之间的负载阻抗为2 0 0 “ 7 0 0 欧姆。如果需要I O D B m 的输出 功率，推荐使用4 0 0 欧姆的负载阻抗。低负载阻抗可以 通过差动到单端匹配网络或者射频变压器与A N T 1 / A N T 2 输出 端连接。4电路板设计时应该注意的一些问题印制电 路板 ( P C B )的设计直接关系到射频的性能， P C B分成射频电 路和接口电
9、 路两部分布置。 P C B 使用1 . 6 m后的F R - 4 双面板， 分元件面和底面。 P C B 的地面有一个连续的接地面，射频点路的元件面以n R F 9 0 2 为中心， 各元件紧靠其周围， 尽可能的减少分布参数的影响。元件面的接地面保证元件充分的接地， 大量的通孔连接元件面的接地面到底面的接地面。 射频电路的电 源使用高性能的 射频电 容去祸，去祸电 容尽可能的靠近n R F 9 0 2 的V D D 端， 一般还在叫道电容量的表面安装的电 容旁并联一个小数值的电 容。 射频电路的电源与接口电路的电 源分离。对于射频电路来说，即使是很短的一条线也相当于一个电感。根据一个大致的转
10、换准则电 子 测 量 与 仪 器 学 报2 0 0 4年增刊可知， 每毫米长的导线相当于1 n H 的电 感。 所以 在P C B 图中 尽量避免使用长导线。 所有的设备地，电源和电源旁路电容必须尽可能的接近 n R F 9 0 2 。设计时，在 P C B板底层要有一个连续的铺铜面， 同时在元件面也有铺铜， 以 保证关键元件有充分的接地， 同时在上层和底层的铺铜有过孔连接。 在天线下没有铺铜， 所有与地相连的 线必须尽可能的短。 每一个与地相连的焊盘边要紧靠一个过孔。绝对不要让两个接地的焊盘共享同一个过孔。设计时还要注意板上的环路天线部分。 实际使用时环路天线通常被设计成比较窄的带宽。这样抑
11、制了非常强的干扰信号。 环路天线会因为与附近的噪声信号线产生祸合电 容而接受噪声信号。 因此， 所有的数据信号线都不能布于天线附近。 由于任何与天线临近的部分相当于调谐网络， 将会使天线偏离所需的正常工作频率， 所以要在天线附近保留一定的空间。 罩于电路板外的外壳勿庸置疑的竟会阻碍天线的电流谐振，所以天线的调谐一定要在外壳之下进行。参考文献N o r d i c V L S I A S A I n c . ，S i n g l e C h i p 8 6 8 h D -I z T r a n s m i t t e r . n R F 9 0 2 . 2 0 0 1 . 1 0N o r d i c V L S I A S A I n c . ，n R F 9 0 2 R F A n d A n t e n n a L a y o u t . 2 0 0 0 . 5门IJ，es. 110乙 resLLweJ 3 黄智伟， 朱卫华， 通用无线数据传输电 路设计，仪表技术，2 0 0 1 ( 5 ) : 4 5 - - 4 6 4 黄智伟 ， 无线数字收发电路设计 ， 电子工业出版社. 2 0 0 2 . 8 : 6 5 - 6 6作 者 简 介姜彦君刘双喜北京理工大学在读硕士北京理工大学副教授
