基于MAX242的無(wú)線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)

1、摘 要目前,射頻技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。各種基于射頻的設(shè)備都在向小體積、低功耗、抗干擾、高糾錯(cuò)的方向發(fā)展,使用分離元件構(gòu)成的射頻設(shè)備已不能滿足需要。因此,射頻收發(fā)芯片便應(yīng)運(yùn)而生。本文以max2424max2426為核心器件,設(shè)計(jì)一款為無(wú)線新型廉價(jià)的無(wú)線收發(fā)模塊;介紹max2424max2426芯片性能,詳細(xì)討論收發(fā)機(jī)的硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)并予以實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：無(wú)線 發(fā)射 接收 模塊summarycurrently, radio frequency technology in various fields has been widely used. a variety of rf based

2、 devices to the small size, low power consumption, interference, high error-correcting direction, using separate components constitute the rf equipment can not meet the need. therefore, the rf transceiver chip will come into being. in this paper, max2424 max2426 as the core device, design a new type

3、 of low-cost wireless radio transceiver module; introduced max2424 max2426 chip performance, discussed in detail transceiver hardware and software system design and realized.key words: wireless、 emission、 take over、 module第一章 max1473的芯片1.1 芯片介紹max1473是一款完全集成的、低功耗、cmos超外差接收器,具有-114dbm至0dbm的輸入信號(hào)范圍,用于接

4、收300mhz至450mhz頻率范圍的幅度鍵控(ask)數(shù)據(jù)信號(hào)非常理想.由于max1473只需要少量的外部元件,并具有低電流關(guān)斷模式,所以特別適合于對(duì)成本和功耗敏感的汽車和消費(fèi)市場(chǎng).該芯片包括低噪聲放大器(lna)、全差分鏡頻抑制混頻器、帶有集成壓控振蕩器(vco)的片上鎖相環(huán)(pll)、帶接收信號(hào)強(qiáng)度指示(rssi)的10.7mhz if限幅放大器,以及模擬基帶數(shù)據(jù)恢復(fù)電路.max1473還具有一個(gè)分離的單級(jí)自動(dòng)增益控制(agc),當(dāng)rf輸入信號(hào)大于-57dbm時(shí)可以將lna增益下調(diào)35db. max1473采用28引腳tssop和32引腳薄型qfn封裝.兩者的額定溫度范圍都是擴(kuò)展工業(yè)級(jí)(

5、-40c至+85c).1.2 特點(diǎn) 為315mhz或433mhz ism波段優(yōu)化 3.3v或5.0v單電源供電 片上agc提供高動(dòng)態(tài)范圍 可選的鏡頻抑制中心頻率 可選x64或x32 flo/fxtal比率 5.2ma工作電流 耗電低于2.5a的掉電模式實(shí)現(xiàn)高效率電源循環(huán) 250s啟動(dòng)時(shí)間 內(nèi)置50db rf鏡頻抑制 1.3 應(yīng)用 汽車遙控鑰匙門(mén)禁(rke) 車庫(kù)開(kāi)門(mén)器 家庭自動(dòng)化 本地遙感勘測(cè)系統(tǒng) 遠(yuǎn)端控制 安全系統(tǒng)第二章 max1473封裝及引腳功能2.1 max1473的封裝max1473引腳的封裝如下圖所示：圖1 max2424max2426引腳的封裝2.2 max1473引腳功能介紹引

6、腳名稱功能1xtal1第一晶體輸入。 （見(jiàn)鎖相環(huán)部分。）2avdd正模擬射頻第電源電壓。（見(jiàn)典型應(yīng)用電路。）3lnain低噪聲放大器的輸入。（見(jiàn)低噪聲放大器部分。）4lnasrc低噪聲放大器的外部電感退化源。電感連接到地設(shè)置低噪聲放大器的輸入阻抗。（見(jiàn)低噪聲放大器部分。）5agnd模擬地6lnaout低噪聲放大器輸出。連接到通過(guò)一個(gè)lc混合濾波器。（見(jiàn)低噪聲放大器部分。）8mixin1第一混頻器差分輸入。通過(guò)一個(gè)100pf的電容連接到vdd的lc槽的一面。9mixin2第二混頻器差分輸入。通過(guò)一個(gè)100pf的電容連接從lnaout到lc諧振濾波器10agnd模擬地11irsel鏡像抑制選擇引腳

7、。設(shè)置virsel = 0v到中心的形象排斥在315mhz。給irsel流動(dòng)到中心的形象是375mhz拒收。設(shè)置virsel = vdd的鏡像抑制的中心在433mhz。12mixout330調(diào)音臺(tái)輸出。連接到10.7mhz輸入帶通濾波器13dgnd數(shù)字地14dvdd正數(shù)字電源電壓。解耦到dgnd一個(gè)0.01f的電容。15agcdisagc控制引腳。高拉禁用的agc。16xtalsel晶體分頻比選擇引腳。車道xtalsel低，選擇分壓比64，或驅(qū)動(dòng)器xtalsel高選擇比32分。17ifin1第一中頻限幅放大器的差分輸入。解耦至agnd一個(gè)1500pf電容器。18ifin2第二中頻限幅放大器的差

8、分輸入。連接到一個(gè)輸出10.7mhz帶通濾波器。19dfo數(shù)據(jù)濾波器輸出20dsn數(shù)據(jù)切片機(jī)負(fù)輸入21opp同相的sallen -關(guān)鍵數(shù)據(jù)過(guò)濾運(yùn)算放大器輸入22dffb數(shù)據(jù)濾波反饋節(jié)點(diǎn)。輸入為sallen鑰匙數(shù)據(jù)濾波反饋。23dsp切片機(jī)正數(shù)據(jù)輸入24vdd55v電源電壓。 vdd5短路至3.3伏的avdd的運(yùn)作。25dataout數(shù)字基帶數(shù)據(jù)輸出26pdout峰值檢測(cè)器輸出27pwrdn掉電選擇輸入。這個(gè)邏輯驅(qū)動(dòng)器上的高集成電路電源引腳。28xtal2第二晶體輸入第三章 max1473內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理3.1max1473的內(nèi)部結(jié)構(gòu)max1473 cmos超外差接收器和一些少量的外部組件能完

9、整的接收從天線鏈的數(shù)字輸出數(shù)據(jù)。根據(jù)信號(hào)功率和元件選擇，要達(dá)到高達(dá)100kbps的數(shù)據(jù)率才能實(shí)現(xiàn)。max1473設(shè)計(jì)用于接收二進(jìn)制ask數(shù)據(jù)，在300mhz至450mhz頻率范圍的ask調(diào)制使用在不同的振幅載體代表邏輯0和邏輯1的數(shù)據(jù)。3.1.1 基于max2424max2426的接收機(jī)設(shè)計(jì)接收路徑包含一個(gè)可調(diào)低噪聲增益放大器和像頻干擾抑制下變頻器35db的圖像壓縮。這些功能能產(chǎn)生良好的結(jié)合下變頻器的噪聲系數(shù)（4db的），高線性度與輸入高達(dá)+2 dbm的三階截取點(diǎn)（iip3）。 發(fā)射器包括一個(gè)雙平衡混頻器和功率放大器（pa）的預(yù)驅(qū)動(dòng)器，最后產(chǎn)生一些作為高達(dá)在0dbm的功率服務(wù)的應(yīng)用（階段）。它

10、可用于多種配置，包括二相相移鍵控（bpsk）調(diào)制，直接調(diào)制壓控振蕩器(vco)的，并在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換。3.2各模塊的工作原理3.2.1接收模塊該max2424/max2426的接收路徑由一個(gè)組成900mhz的低噪聲放大器，一個(gè)像頻干擾抑制混頻器，以及一個(gè)if緩沖放大器組成。該放大器的增益和偏置可通過(guò)低噪聲增益放大器引腳調(diào)制。正確操作此引腳提供了一個(gè)廣泛水平范圍的信號(hào)。該低噪聲放大器已被應(yīng)用于直流電壓確定四種模式在低噪聲增益放大器引腳。在低電壓低噪聲增益放大器，低噪聲放大器的是關(guān)閉和輸入信號(hào)直接進(jìn)入雙耦合電容提供大信號(hào)線性度最高的運(yùn)作。由于低噪聲增益放大器電壓增加，低噪聲放大器開(kāi)啟。在0.5v至1

11、v的低噪聲增益放大器，低噪聲放大器的偏移部分，特性像一個(gè)經(jīng)典c類放大器。為避免這種操作的應(yīng)用模式線性是其中一個(gè)問(wèn)題。由于低噪聲增益放大器電壓達(dá)到1v時(shí)，低噪聲放大器的偏移完全到a級(jí)模式，增益可調(diào)，是單調(diào)的低噪聲增益放大器電壓大于1v。 該下變頻器是通過(guò)使用一個(gè)相頻干擾抑制混頻器的兩個(gè)輸入輸出緩沖器組成，這是聯(lián)合到每一個(gè)雙平衡混頻器的。正交驅(qū)動(dòng)本地振蕩器（lo）每個(gè)端口的混頻器。一個(gè)片振蕩器和一個(gè)諧振電路產(chǎn)生器。它的信號(hào)進(jìn)行緩沖和劃分為兩個(gè)移相器，使他們?cè)谳敵龅幕A(chǔ)上產(chǎn)生90 的相移。這是對(duì)信號(hào)輸入到混頻器部分。該混頻器輸出后，然后通過(guò)第二個(gè)移相器，它提供了90 相位轉(zhuǎn)變?cè)谒鼈兊妮敵龅幕A(chǔ)上。由

12、此產(chǎn)生的混頻器輸出然后總結(jié)在一起。最后理想的信號(hào)和圖像增強(qiáng)信號(hào)被取消。下變頻混頻器輸出由rxout引腳輸出，單端輸出330。3.2.2 發(fā)送模塊該max2424/max2426發(fā)射機(jī)由一個(gè)平衡混頻器和pa驅(qū)動(dòng)放大器組成?；祛l器的輸入都可以通過(guò)其txin和引腳。圖2，為txin和管腳電路所示。圖2. txin， 等效電路由于txin和txin是線性耦合在混頻器的部分，他們可以接受譜形輸入信號(hào)。通常情況下，混頻器可用于擴(kuò)展基帶信號(hào)，或產(chǎn)生的二相相移鍵控和幅移鍵控調(diào)制。也可以通過(guò)應(yīng)用將這些投入發(fā)射轉(zhuǎn)換成實(shí)施調(diào)制中頻信號(hào)。對(duì)于需要對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行像頻干擾抑制。設(shè)置在txin共模電壓，txin到2.3v的選

13、擇對(duì)ra和rb適當(dāng)?shù)闹怠Ｔ搑a的總串聯(lián)阻抗和rb應(yīng)約100k的。頻率調(diào)制（fm）是實(shí)現(xiàn)了調(diào)制電壓控制震蕩器的調(diào)諧電壓。運(yùn)用適當(dāng)?shù)牟罘趾凸材ｋ妷簍xin和到發(fā)射機(jī)輸出功率控制像頻干擾抑制混頻器。圖3 txin和的偏置調(diào)頻由于發(fā)射和接收部分通常需要不同頻率，因此不建議發(fā)送和接收操作同時(shí)進(jìn)行。3.2.3移相器模塊max2424/max2426使用被動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，以提供正交相中頻接收和lo相移信號(hào)。由于這些網(wǎng)絡(luò)的頻率選擇性，為rf和if頻率范圍為經(jīng)營(yíng)有限。作為中頻和射頻像頻干擾抑制降解移動(dòng)距離所設(shè)計(jì)的最佳頻率。該max2424/max2426的移相安排使得本振頻率比rf的載波頻率更高（高邊注入）。本地振蕩

14、器（lo）芯片上是由一射極耦合差分對(duì)。一個(gè)外部lc諧振頻率振蕩器。一個(gè)變?nèi)荻O管通常用于創(chuàng)建一個(gè)壓控振蕩器（vco）。3.2.4本地振蕩器模塊芯片上的本地振蕩器（lo）是由一射極耦合差分對(duì)，一個(gè)外部lc諧振電路設(shè)置振蕩頻率。一個(gè)變?nèi)荻O管通常用于創(chuàng)建一個(gè)壓控振蕩器（vco），一個(gè)諧振電路。 lo驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中可能會(huì)用一外部信號(hào)。外部lo信號(hào)應(yīng)該對(duì)從500dbm的，應(yīng)當(dāng)交流無(wú)論是耦合到tank或。這兩種tank和需要上拉電阻到vcc。本地振蕩器抗拒轉(zhuǎn)變拉動(dòng)所引起的在開(kāi)關(guān)部分發(fā)生的負(fù)載阻抗是從待機(jī)模式下進(jìn)行的，只用振蕩器來(lái)運(yùn)行發(fā)送或接收模式。如果一個(gè)信號(hào)是在rxin的傳輸模式下，最常見(jiàn)的原因是在外部

15、傳輸不分離收到(t / r)開(kāi)關(guān)。一片振蕩器，需要一個(gè)并聯(lián)諧振線路跨接tank和。圖3顯示了一個(gè)諧振振蕩器電路的例子。感應(yīng)器提供直流偏置的諧振端口。電感的l3，電容以c26和電容器系列的組合c2，c3和變?nèi)荻O管的兩半電容的諧振頻率設(shè)置如下其中cd1的是一個(gè)便容二極管的電容選擇諧振部件根據(jù)應(yīng)用程序如相位噪聲的要求，調(diào)整需要，范圍和壓控增益振蕩器，高電平q值電感，如借助空心微彈簧產(chǎn)量低相位噪聲。使用最大限度的電感預(yù)測(cè)振蕩頻率。電阻r6和r7可以選擇從0為20，以減少由于寄生共振q封裝電感的lt系列。為保持r6和r7小以盡量減少相位噪聲，但足以確保振蕩器啟動(dòng)的根本模式。振蕩器啟動(dòng)了最關(guān)鍵的高調(diào)諧帶

16、寬和高溫。電容c2和c3在變?nèi)荻O管。光變?nèi)荻O管耦合有高耐受性是一種以減少變?nèi)荻O管影響，提高加載使調(diào)諧范圍更廣，是更大的c2和c3或一個(gè)大容量的比例變?nèi)荻O管一個(gè)大容量的比例變?nèi)荻O管。電容器以c26是用來(lái)裝飾的諧振振蕩器的頻率。放大對(duì)于以c26值將有助于否定場(chǎng)效應(yīng)電容和寄生電感電容。選擇一個(gè)以c26的最大限度電容。圖3 振蕩器使用在壓控振蕩器的諧振電路應(yīng)用對(duì)于應(yīng)用程序需要一個(gè)廣泛的調(diào)諧范圍和低相位噪聲，一系列耦合諧振可能須如圖5所示。這tank與將使用封裝電感，和電容的變?nèi)荻O管d1至相當(dāng)于設(shè)置網(wǎng)電感的并聯(lián)與共鳴的內(nèi)部振蕩器電容。電感l(wèi)1和l2可節(jié)省實(shí)施微帶電感，元件成本。主要是提供給口

17、通過(guò)l3和l5的電流。 r1和r3的選擇應(yīng)大到足以去q的共振到l3和l5，但足夠小，以減低電壓他們?cè)谙陆?，由于偏置電流。r1的值和r3應(yīng)保持0至50。正確高頻旁路（c1）的應(yīng)為使用偏壓消除電源噪音進(jìn)入。圖5.寬調(diào)整的范圍和低階段噪聲的諧振共振電路3.2.5 預(yù)分頻器模塊芯片上的預(yù)分頻器工作在兩種不同的模式： 作為雙模劃分64/65，或作為振蕩器緩沖放大器。該div1引腳控制此功能。 當(dāng)div1低，預(yù)分頻器是雙模劃分64/65模式，當(dāng)它是高，預(yù)分頻器和振蕩器緩沖放大器啟用。到50負(fù)載輸出緩沖區(qū)通常- 8dbm。至關(guān)斷電源電流減少， div1引腳拉低時(shí)，關(guān)斷模式。在劃分64/65驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)mo

18、d高電平操作在預(yù)分頻器的分頻- 64模式驅(qū)動(dòng)mod和div1低電平操作在分頻- 65預(yù)分頻模式。3.2.6電源管理模塊支持四種不同的max2424/max2426電源管理功能，以節(jié)省電池壽命。壓控振蕩器的部分有自己的控制引腳（vcoon），這也作為主要偏置。當(dāng)vcoon接高電平，lo正交移相器，預(yù)分頻器或lo緩沖區(qū)都啟用。之前通過(guò)給它上壓控振蕩器穩(wěn)定傳送或接收。對(duì)于發(fā)送到接收開(kāi)關(guān)，接收器和發(fā)射器路段能控制自己的輸入，rxon和txon。當(dāng)vcoon接高電平，使高電平可接收rxon道路，這對(duì)低噪聲放大器，包括像頻干擾抑制混頻器，和if輸出緩沖區(qū)。當(dāng)此管腳為低電平，接收路徑無(wú)效。該txon輸入使上變頻器混頻器和pa預(yù)驅(qū)動(dòng)器。 vcoon必須為高電平