RF2903的原理及在擴(kuò)頻通信中的應(yīng)用

摘要：RF2903是RF公司生產(chǎn)的高性能、高集成度超低價(jià)專用擴(kuò)頻接收芯片，它具有工作頻段寬、工作電壓低、配置靈活、適用范圍廣等特點(diǎn)，非常適合應(yīng)用在DS-SS和FH-SS無線通信產(chǎn)品的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。文中介紹了RF2903的主要特點(diǎn)和引腳功能，并對其在直接序列擴(kuò)頻中的正交解調(diào)以及在跳頻通信系統(tǒng)中的FSK解調(diào)應(yīng)用進(jìn)行了分析，同時(shí)給出了相應(yīng)的應(yīng)用電路。 關(guān)鍵詞：接收器;擴(kuò)頻通信;跳頻;QPSK/FSK;RF2903 RF2903是RF公司的一款高性能擴(kuò)頻接收芯片，它由射頻前端的預(yù)放與混頻、中頻可變增益控制和解調(diào)功能三部分組成。對于200MHz以下的中頻信號，

其增益可以達(dá)到90dB，該增益可由一個(gè)模擬電壓來實(shí)現(xiàn)。RF2903內(nèi)含一個(gè)接收信號強(qiáng)度指示電路，可進(jìn)行能量電平檢測，由于RF2903內(nèi)有兩個(gè)對稱的混頻器，因而對正交解調(diào)十分有利。當(dāng)然，它也可以用作FM/FSK和AM解調(diào)，但在用作 AM檢測時(shí)，需要一個(gè)外部檢測電路。 RF2903擴(kuò)頻接收芯片可廣泛用于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)、雙模式的模/數(shù)接收機(jī)、POS終端、手持式通信系統(tǒng)以及2.4GHz 的ISM寬帶接收機(jī)等系統(tǒng)中。 1　RF2903的主要特點(diǎn)和功能 RF2903的主要特點(diǎn)如下: ●可在3～6V的電壓下工作; ●具有FM、PM和正交解調(diào)功能; ●帶有線性模擬增益控制以及RSSI強(qiáng)度指示功能; ●中頻范圍為10～200MHz，射頻范圍為150～1000MHz; ●正常工作溫度范圍為：-40～+85℃; ●轉(zhuǎn)換增益可達(dá)94dB以上; ●封裝形式為SSOP-24。 2　引腳功能和內(nèi)部電路原理 RF2903的內(nèi)部原理圖及引腳排列如圖1所示，表1所列是RF2903的各引腳功能。由圖1可以看出，RF2903的射頻前端有三個(gè)射頻放大器及下變頻器，同時(shí)包含有三個(gè)具有線性增益控制和接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)功能的單元電路，此外，RF2903內(nèi)部還具有一個(gè)正交解調(diào)器。 表1 RF2903的引腳功能 管腳序號管腳定義功 能 描 述 1 ILO I通道解調(diào)混頻器LO輸入 2 QLO Q通道解調(diào)混頻器LO輸入 3 VCC5 I、Q兩通道解調(diào)混頻器的電源 4 VCC4 IF3放大器的電源 5 IF3 IF2輸出/IF3輸入 6、7 GND 接地端 8 IF2 IF1輸出/IF2輸入 9 VCC3 IF2放大器的電源 10 VCC2 IF1放大器的電源 11、12 IF IN-、IF IN+ IF1放大器的差分輸入 13、14 MIXOUT+、MIXOUT- RF混頻器輸出 15、16 LO+、LO- RF混頻器的差分輸入 17 B RF輸入腳 18 E RF三極管的發(fā)射極 19 GND 接地端 20 BG OUT 帶隙參考電壓輸出 21 GC 模擬增益控制腳 22 RSSI 接受信號強(qiáng)度指示 23 Q OUT Q通道解調(diào)混頻器基帶輸出 24 I OUT I通道解調(diào)混頻器基帶輸出2.1 射頻前端的射頻放大和下變頻 RF2903射頻前端的射頻放大和下變頻采用差分輸入形式，它們均具有低噪放大功能。如果不采用差分輸入形式，可將其中一個(gè)輸入端懸空或者將其連到電源Vcc。為了使系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有靈活性，射頻前端可以采用不同的設(shè)計(jì)方式。為了確保RF2903在它的接收靈敏度范圍內(nèi)能夠可靠地接收到信號，LNA和混頻器應(yīng)調(diào)至它們的最大增益和最小噪聲系數(shù)，這可以利用它的外圍三極管加上電感和電容來實(shí)現(xiàn)。為了提高系統(tǒng)的靈敏度，可以外加低噪聲放大器(LNA)，這樣，同時(shí)也可以提高整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。

2.2 帶線性增益控制和RSSI的中頻放大器 RF2903的中頻部分由三組相同的帶線性增益控制和RSSI的中頻放大器組成。當(dāng)RF2903應(yīng)用于線性系統(tǒng)(比如直接序列擴(kuò)頻接收機(jī)中)時(shí)，增益控制將使信號電平保持在一定的水平。而當(dāng)它應(yīng)用在非線性系統(tǒng)(比如FM或跳頻接收機(jī)中)時(shí)，其增益可以一直保持最大狀態(tài)。 2.3 增益控制 對RF2903增益的控制可以通過調(diào)節(jié)一對差分放大器，而讓另一對放大器不工作來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橹蓄l放大器的兩對差分輸入對是相互導(dǎo)通的，也就是說，當(dāng)流向一對的電流較大時(shí)，流向另一對的電流則較小。 2.4 接收信號強(qiáng)度指示 通過RSSI可以知道接收信號的強(qiáng)度，它隨控制增益的變化而變化。這樣，在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就可以利用RSSI來設(shè)計(jì)一個(gè)反饋環(huán)路，以便保持輸出信號的穩(wěn)定。 2.5 正交解調(diào)器 RF2903的正交解調(diào)器由兩個(gè)混頻器構(gòu)成，并可由中頻放大器的輸出來差分驅(qū)動(dòng)。必須注意的是，它的輸入信號必須具有90%26;#176;的相差，這可以通過圖2所示的簡單相移電路來實(shí)現(xiàn)。由于LO輸入是直接與輸入三極管的基極相連的，因此需要一個(gè)外部上拉電阻?；祛l器輸出可由下一級的發(fā)射極緩沖，這樣，它可以直接驅(qū)動(dòng)低阻濾波器。芯片自帶的帶隙參考電壓輸出可用來校正電路，在這個(gè)過程中，片子對溫度和電源的變化不敏感，所以它在2.7V到5.5V的供電電源條件下都可以正常工作。 圖3 3　RF2903在擴(kuò)頻通信中的應(yīng)用 目前在擴(kuò)頻通信中采用的調(diào)制解調(diào)方式主要是正交調(diào)制解調(diào)，圖3所示是RF2903在擴(kuò)頻系統(tǒng)接收機(jī)中的正交解調(diào)應(yīng)用電路。值得注意的是混頻器輸出和中頻輸入引腳，因?yàn)椴捎玫氖菃味藶V波器，所以沒有必要利用平衡濾波器的輸出和平衡中頻部分的輸入，而只利用一個(gè)輸入和一個(gè)輸出即可。圖中把14腳作為混頻器的輸出，11腳作為中頻輸入。當(dāng)然也可以利用13腳和12腳。由于在混頻器的輸出端和中頻輸入端有一個(gè)濾波器，所以當(dāng)要求高度隔離時(shí)，推薦用11腳和14腳，而不采用12腳和13腳。經(jīng)過測試，在900MHz時(shí)，RF2903的接收靈敏度可達(dá)-100dBm。 眾所周知，跳頻系統(tǒng)中主要采用FSK調(diào)制和解調(diào)方式，圖4所示是RF2903在跳頻通信系統(tǒng)接收機(jī)中的FSK解調(diào)應(yīng)用電路。由圖可見，它的外圍電路與它在正交解調(diào)應(yīng)用中的外圍電路差不多，只是在信號輸入端有一些改變。當(dāng)RF2903用于FSK解調(diào)時(shí)，它的增益控制可以調(diào)節(jié)到最大，因?yàn)樵谶@種情況下，中頻放大并不需要其滿足線性條件。最后需要說明的是，如果不利用RF2903的解調(diào)功能，而是在 LO輸入端加一個(gè)直流電壓，那么，RF2903也可以作為一個(gè)普通的放大器來使用。 圖4 4　結(jié)束語 RF2903是主要用于DS-SS和FH-SS的超低價(jià)專用接收芯片，它具有工作頻段寬、工作電壓低、配置靈活、適用范圍廣等特點(diǎn)。因此RF2903非常適合應(yīng)用在無線通信領(lǐng)域。