一種數(shù)字信號(hào)fsk的設(shè)計(jì)

一種數(shù)字信號(hào)fsk的設(shè)計(jì)

1無線數(shù)據(jù)蒸發(fā)電路模塊fsk數(shù)字信號(hào)無線接收電路由兩個(gè)部分組成：數(shù)字信號(hào)fsk傳輸電路和數(shù)字信號(hào)fsk接收調(diào)整電路。工作在915MHzISM頻段,具有FSK調(diào)制和解調(diào)能力,抗干擾能力強(qiáng),適合工業(yè)控制應(yīng)用;采用PLL頻率合成技術(shù),頻率穩(wěn)定性好,其靈敏度高達(dá)-109dBm,發(fā)射功率達(dá)-15～+1dBm;TTL接口,可直接與微控制器接口,數(shù)據(jù)速率可達(dá)20kbit/s;低工作電壓(2.1～5.5V),低功耗,接收時(shí)電流11mA,發(fā)射時(shí)電流12.5mA,發(fā)射和接收待機(jī)狀態(tài)電流僅為100nA;所構(gòu)成的無線數(shù)據(jù)收發(fā)電路模塊尺寸小,可方便地嵌入各種測(cè)量和控制系統(tǒng)中;可用于PC機(jī)與PC機(jī)之間、PC與單片機(jī)之間、單片機(jī)與單片機(jī)之間進(jìn)行無線串行數(shù)據(jù)傳輸;可在儀器儀表數(shù)據(jù)采集、無線抄表、無線數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)遙測(cè)遙控等系統(tǒng)中應(yīng)用。2電路的組成和工作原理2.1系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的FSK/ASK/FM發(fā)射電路如圖1所示,電路以MicroelectronicIntegratedSystems公司的TH7108芯片為核心。TH7108采用SSOP-16封裝,各引腳功能如下:引腳1:LF1,充電泵輸出,接到回路濾波器;引腳2:SUB,地;引腳3:DATA,FSK數(shù)據(jù)輸入;引腳4:R02,晶體振蕩器電路FSK引入端;引腳5:R01,晶體振蕩器電路連接到晶體振蕩器;引腳6:ENTX,模式控制輸入;引腳7:ENCK,模式控制輸入;引腳8:CLKOUT,時(shí)鐘輸出;引腳9:PS,電源選擇和ASK輸入;引腳10:VCC,電源;引腳11:VEE,地;引腳12:OUT2,差分功率放大器輸出,集電極開路;引腳13:OUT1,差分功率放大器輸出,集電極開路;引腳14:VEE,地;引腳15:VCC,電源;引腳16:LF2,壓控振蕩器調(diào)諧輸入,連接到回路濾波器。TH7108芯片內(nèi)包含有發(fā)射功率放大器(PA)、晶體振蕩器(XOSC)、壓控振蕩器(VCO)、相頻檢波器(PFD)、分頻器(div8,div32)、充電泵(CP)、電源電路(PS)、FSK開關(guān)(SW)等電路。鎖相環(huán)(PLL)合成器由壓控振蕩器、分頻器、相頻檢波器、充電泵和回路濾波器(LF)組成,在LF端外接的回路濾波器決定PLL的動(dòng)態(tài)性能。VCO的振蕩器信號(hào)被饋送到分頻器和功率放大器,分頻器的分頻比率是32。晶體振蕩器作為PLL合成器的基準(zhǔn)振蕩器。發(fā)射器的載波頻率fc是由晶體振蕩器的基準(zhǔn)頻率fref決定的,集成的PLL合成器利用fref=fc/N(N=32,分頻器系數(shù)),保證在800～960MHz的頻率范圍內(nèi)的每一個(gè)射頻頻點(diǎn)都能夠?qū)崿F(xiàn)。FSK調(diào)制時(shí),數(shù)據(jù)流加到DATA端,在數(shù)據(jù)=“LOW”(低電平)時(shí),外接的電容器CX2被芯片內(nèi)開關(guān)連接到與CX1并聯(lián),晶體振蕩器的頻率被設(shè)置到振蕩頻率的低端fmin;在數(shù)據(jù)=“HIGH”(高電平)時(shí),外接的電容器CX2被芯片內(nèi)開關(guān)斷開與CX1的并聯(lián),晶體振蕩器的頻率被設(shè)置到振蕩頻率的高端fmax,實(shí)現(xiàn)FSK調(diào)制。兩個(gè)外接的電容器CX1和CX2允許獨(dú)立的調(diào)節(jié)FSK的頻偏和中心頻率。FM調(diào)制需要一個(gè)外接的變?nèi)荻O管,作為一個(gè)電容被串接到晶體振蕩器回路中,模擬信號(hào)通過一個(gè)串聯(lián)電阻直接調(diào)制晶體振蕩器。功率放大器的輸出功率可以通過改變PS端的外接電阻RPS的數(shù)值或改變?cè)赑S端的電壓VPS完成。集電極開路的差分輸出能直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)環(huán)形天線,或者通過一個(gè)平衡到不平衡的變換器轉(zhuǎn)換為單端輸出。TH7108模式控制邏輯如表1所示,模式控制允許芯片工作在四個(gè)不同的模式。模式控制端ENCK和ENTX在芯片內(nèi)部被下拉,以保證模式控制端ENCK和ENTX在浮置時(shí),電路被關(guān)斷。時(shí)鐘輸出端的輸出時(shí)鐘信號(hào)能用來驅(qū)動(dòng)微控制器,頻率是基準(zhǔn)振蕩頻率的1/8。2.2th21112閱讀器芯片所設(shè)計(jì)的FSK接收電路如圖2所示,電路以MicroelectronicIntegratedSystems公司的TH71112芯片為核心。TH71112采用LQFP32封裝,各引腳功能如下:引腳1,5,10,22,25,30:VEE,地;引腳2:GAIN-LNA,低噪聲放大器(LNA)增益控制;引腳3:OUT-LNA,LNA輸出,連接到外接的LC調(diào)諧回路;引腳4:IN-MAX1,混頻器1(MAX1)輸入,單端阻抗約33?;引腳6:IF1P,中頻1(IF1)集電極開路輸出,連接到第一級(jí)IF的外接LC回路;引腳7:IF1N,中頻1(IF1)集電極開路輸出,連接到第一級(jí)IF的外接LC回路;引腳8,14,17,27,32:VCC,電源輸入;引腳9:OUT-MIX2,混頻器2(MAX2)輸出,輸出阻抗約330?;引腳11:IFA,中頻放大器(IFA)輸入,輸入阻抗約2.2k?;引腳12:FBC1,連接外接的中頻放大器反饋電容;引腳13:FBC2,連接外接的中頻放大器反饋電容;引腳15:OUT-IFA,中頻放大器輸出;引腳16:IN-DEM,解調(diào)器(DEMOD)的輸入,到混頻器3;引腳18:OUT-OA,運(yùn)算放大器輸出;引腳19:OAN,運(yùn)算放大器負(fù)極輸入;引腳20:OAP,運(yùn)算放大器正極輸入,OAN和OAP之間輸入電壓限制在約0.7VPP;引腳21:RSSI,RSSI輸出,阻抗約36k?;引腳23:OUTP,FSK/FM正輸出,輸出阻抗100～300k?;引腳24:OUTN,FSK/FM正輸出,輸出阻抗100～300k?;引腳26:RO,基準(zhǔn)振蕩器輸入,外接晶體振蕩器和電容;引腳28:ENRX,模式控制輸入,ENRX=0,電路為待機(jī)模式,ENRX=1,電路為接收模式;引腳29:LF,充電泵輸出和壓控振蕩器1(VCO1)控制輸入;引腳31:IN-LNA,LNA輸入,單端阻抗約26?。TH71112芯片包含低噪聲放大器(LNA)、兩級(jí)混頻器(MIX1,MAX2)、鎖相環(huán)合成器(PLLSynthesizer)、基準(zhǔn)晶體振蕩器(RO)、中頻放大器(IFA)、相頻檢波器(PFD)等電路。LNA是一個(gè)為高靈敏度的接收射頻信號(hào)的共發(fā)-共基放大器?；祛l器1(MAX1)將射頻信號(hào)下變頻到中頻1(IF1),混頻器2(MAX2)將中頻信號(hào)1下變頻到中頻信號(hào)2(IF2),中頻放大器(IFA)放大中頻信號(hào)2和限幅中頻信號(hào)并產(chǎn)生RSSI信號(hào)。相位重合解調(diào)器和混頻器3解調(diào)中頻信號(hào)。運(yùn)算放大器(OA)進(jìn)行數(shù)據(jù)限幅、濾波和ASK檢測(cè)。鎖相環(huán)合成器由壓控振蕩器(VCO1)、反饋式分頻器(DIV16和DIV2)、基準(zhǔn)晶體振蕩器、相頻檢波器、充電泵(CP)等電路組成,產(chǎn)生第1級(jí)和第2級(jí)本振信號(hào)LO1和LO2。使用TH71112接收器芯片可以組成不同的電路結(jié)構(gòu),以滿足不同的需求。對(duì)于FSK接收,在相位重合解調(diào)器中使用IF諧振回路,諧振回路可由陶瓷諧振器或者LC諧振回路組成。TH71112采用兩級(jí)下變頻,MAX1和MAX2由芯片內(nèi)部的本振信號(hào)LO1和LO2驅(qū)動(dòng),與射頻前端濾波器共同實(shí)現(xiàn)一個(gè)高的鏡像抑制。有效的射頻前端濾波是在LNA的前端使用SAW、陶瓷或者LC濾波器和在LNA的輸出端使用LC濾波器。3數(shù)據(jù)傳輸接口實(shí)驗(yàn)表明,所設(shè)計(jì)的數(shù)字信號(hào)FSK無線收發(fā)電路可以直接與常用的編碼器/解碼器如MC145026/MC145027等連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)字編解碼信號(hào)的無線傳輸。也可以直接與常用的單片機(jī)如8051等連接,實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)、單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)無線傳輸。通過MAX232A接口芯片可以與計(jì)算機(jī)串行接口連接,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)無線傳輸。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,可方便地嵌入儀器儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)中,構(gòu)成一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線串行數(shù)據(jù)傳輸通道。使用中應(yīng)注意的是,在發(fā)射模式,通信速率最高為20kbit/s,發(fā)送數(shù)據(jù)之前需將電路置于發(fā)射模式(TH7108的E