頻率為700MHz~1GHz的FSK收發(fā)器芯片MICRF500的原理
相位檢測輸出被轉換成電壓并經14腳(LDC)外電容C23的濾波后,產生的直流電壓與位Ref0-Ref5設置的基準窗口相比較。 Ref0~Ref5為1時,基準窗口在0V;Ref0~Ref5為0時,其基準窗口的直流電壓最大。另外,基準窗口能在兩者之間線性步進地上升或下降。窗口的大小可等效為2個(Ref6=1)基準臺階或4個(Ref6=0)基準臺階。
實現FSK有三種方法:第一種是使用VCO實現FSK調制,其對應的發(fā)射頻率將被編程在分頻器A1、N1和M1中。在TX模式,DATAIXO端保持在三態(tài),直到開始發(fā)射數據;第二種是通過開關在A、N和M分頻器兩組之間實現,A、N和M值對應到接收頻率和兩發(fā)射頻率。發(fā)射數據“0”時,將對分頻器 A0、N0和M0進行編程;發(fā)射數據“1”時,將對分頻器A1、N1和M1進行編程;第三種則可通過加/減1到分配器A1來實現,其頻偏與比較頻率相等,發(fā)射頻率的校準可通過對A1、N1和M1進行編程來實現。所有類型的FSK調制數據都從引腳端DATAIXO輸入。
回路濾波的設計對優(yōu)化參數是很重要的,如調制速率、PLL鎖定時間、帶寬和相位噪聲等。低位率通??烧{制在PLL內,而將回路鎖定在不同的頻率上則可通過開關分頻器(M、N和A)來實現。高調制率(超過2400bps)一般靠PLL外調制來實現,設計時通常直接加到VCO。此時,回路濾波器的值可通過軟件進行編程確定。
發(fā)射功率放大器是基本的AB類,最后一級是開集電極(OC)電路,因此應外接一負載電感(L2)。放大器的直流電流通過外接偏置電阻R14來調整。當偏置電阻值為1.5kΩ時,偏置電流為50μA。最后一級電路的偏置電流大約為15mA。
阻抗匹配與天線的類型也有很大關系,設計時可采用最大輸出功率,并在功率放大器上接一約100Ω的阻抗。輸出功率可編程為8級,每級大約相差3dB,可以通過控制字Pa2-Pa0來進行控制。
為了預防干擾信號干擾功放,功放應當緩慢的導通和截止。通過連接到24腳的電容C25可使偏置電流在限定范圍內上升或下降。上升/下降電流典型值為 1.1μA,當電源為3V時,開關速率為2.6μs/pF。由于轉換功放開關會影響PLL,所以開關速率必須與PLL帶寬相對應。
緩沖放大器通常連接到VCO和功率放大器之間。功率放大器的輸入信號可以放大到期望的輸出功率。通過設置位Gc為“0”可以旁路緩沖級。
RF接收器的低干擾放大器可利用提升輸入信號來優(yōu)化頻率轉變過程。其主要目的是為了預防混頻器干擾。LAN是一個兩級放大器,正常時,在900MHz 處可以獲得23dB的增益,LAN具有一個直流外饋環(huán),可為LAN提供偏置。外接電容C26對所有的直流反饋環(huán)路均可起到退耦和穩(wěn)定作用。
通過設置ByLAN位為“1”可以旁路LAN,這對強信號是非常有用的。
混頻器在900MHz有12dB增益,在34、35和38、39腳中,每一路混頻器的輸出阻抗約為15kΩ。
解調器解調出來的信號的頻偏必須永遠比頻漂大,且至少等于波特率加上頻漂。
限幅器是一個零點檢波器,其輸出為與I-Q相位差相對應的值,波形是邊緣陡峭的方波。
解調器的作用是解調I和Q信道輸出并產生數字量輸出,同時可用來檢測I和Q信道信號之間的相位差。對于I信道,在限幅器輸出的每一個邊沿(上升沿和下降沿),Q信道限幅器輸出的振幅均被采樣,反之也如此。解調器的輸出通過DATAIXO引腳來實現。數據輸出被IF信號每周期更新四次。如果I信道信號滯后于Q信道,FSK調制頻率將位于LO頻率上方(數據“1”),而如果I信道超前Q信道,則FSK調制頻率將位于LO頻率下方(數據“0”)。
解調器的輸入和輸出通過一階RC低通濾波器濾波并經過斯密特觸發(fā)器放大來產生方波。在低位率時,增加引腳18的電容(DATAC)可以減少RX數據信號濾波器的帶寬。濾波器的帶寬必須根據位率來進行調整,這個功能一般通過RXFilt位來控制。
RSSI(接收信號強度指示)電路的輸出與代表RF輸入信號強弱的直流電壓相對應。當接收到的RF輸入信號使RSSI輸出增加時,RSSI將作為信號的有無指示器而用于喚醒電路。無信號時,電路將處于睡眠模式以長電池壽命。
在編程時,可用兩線(CLKIN和REGIN)式總線來編程電路,兩線串行總線接口可以控制分頻器、選擇TX的功率和RX以及合成器電路功能塊,其接口由一個80位編程寄存器組成。數據和第一有效位從REGIN線進入,第一位輸入為P1,最后一位輸入為P80。程序寄存器中的位安排如表2所列。本文引用地址:http://www.2s4d.com/article/188749.htm
當CLKIN信號為高電平時,80位控制字首先讀入移位寄存器,然后通過REGIN信號(正的或負的)裝入并行寄存器。其接收和發(fā)射模式可由電路直接指定。圖3所示是MICRF500中CLKIN、REGIN、內部LOAD、INT和PA-C信號的時序圖。
圖3中,在時序1時,倒數第二位數據被時鐘信號裝入移位寄存器(‘1’);在時序2時,最后一位數據被時鐘信號裝入移位寄存器(‘1’);時序3時,通過REGIN信號的轉換可產生一內部裝入脈沖,并將控制字裝入并行寄存器,從而使電路進入新的模式(TX模式),并穩(wěn)定在這種新模式。在時序4時,如果時鐘信號變低,功放將慢慢開啟以使RF輸出信號最小。在PA開啟前,PLL處于可靠的鎖定狀態(tài)。而在LOCKDET被設置后,PA開啟。時序5時,功率放大器將滿負荷開啟。時序6時,一個新的控制字進入移位寄存器。當CLKIN為高時,REGIN信號發(fā)生跳變以關閉功率放大器。時序7時,功放關閉以產生內部裝入脈沖,并將新控制字裝入并行寄存器,從而使電路進入一個新的模式(節(jié)電模式),但CLKIN必須在產生內部裝入脈沖后變低。當CLKIN為高時, REGIN上將不會出現跳變,此時,新的控制字在任何時間內,都不影響收發(fā)器操作,它將按照自己的方式按時進 入移位寄存器。
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