RF2903的原理及在擴(kuò)頻通信中的應(yīng)用
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(duì)于２００ＭＨｚ以下的中頻信號(hào)，其增益可以達(dá)到９０ｄＢ，該增益可由一個(gè)模擬電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。ＲＦ２９０３內(nèi)含一個(gè)接收信號(hào)強(qiáng)度指示電路，可進(jìn)行能量電平檢測(cè)，由于ＲＦ２９０３內(nèi)有兩個(gè)對(duì)稱的混頻器，因而對(duì)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(cè)時(shí)，需要一個(gè)外部檢測(cè)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(hào)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(hào) | 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(hào)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(hào)，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(lái)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(hào)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(duì)ＲＦ２９０３增益的控制可以通過調(diào)節(jié)一對(duì)差分放大器，而讓另一對(duì)放大器不工作來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橹蓄l放大器的兩對(duì)差分輸入對(duì)是相互導(dǎo)通的，也就是說(shuō)，當(dāng)流向一對(duì)的電流較大時(shí)，流向另一對(duì)的電流則較小。
２．４ 接收信號(hào)強(qiáng)度指示
通過ＲＳＳＩ可以知道接收信號(hào)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(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)反饋環(huán)路，以便保持輸出信號(hào)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(lái)差分驅(qū)動(dòng)。必須注意的是，它的輸入信號(hào)必須具有９０°的相差，這可以通過圖２所示的簡(jiǎn)單相移電路來(lái)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(jí)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(lái)校正電路，在這個(gè)過程中，片子對(duì)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?。遥疲玻梗埃吃跀U(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(cè)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(hào)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(shuō)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(lái)使用。
圖4
４ 結(jié)束語(yǔ)
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(wú)線通信領(lǐng)域。
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