MICRF005無線收發(fā)器的原理和應(yīng)用

    摘要：MICRF005芯片是Micrel公司生產(chǎn)的一種高速無線UHF收發(fā)器?是一款單芯片OOK收發(fā)器，可用于遠(yuǎn)距離低功率無線設(shè)備中單向和雙向無線連接。MICRF005采用“天線輸入，數(shù)據(jù)輸出”工作方式，所有ＲＦ和ＩＦ調(diào)諧均可在集成電路內(nèi)自動(dòng)完成，因此具有很高的可靠性和極低的功耗。文中介紹了MICRF005的主要特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)原理和引腳功能，最后給出了它的應(yīng)用電路。

    關(guān)鍵詞：MICRF005；無線收發(fā)器；UHF下變頻器；OOK解調(diào)器

１　MICRF005的主要特點(diǎn)

ＭＩＣＲＦ００５芯片是Ｍｉｃｒｅｌ公司生產(chǎn)的一種無線收發(fā)器，該收發(fā)器帶有一個(gè)發(fā)送／接收開關(guān)和一個(gè)用于占空比操作的關(guān)斷模式?可廣泛應(yīng)用于低功率設(shè)備的單向和雙向無線連接。所有ＩＦ和解調(diào)后的數(shù)據(jù)濾波都可以在ＭＩＣＲＦ００５芯片內(nèi)部完成，而不需要外加濾波裝置。其額定濾波帶寬為３００ｋＨｚ，同時(shí)支持高達(dá)１１５ｋｂｐｓ的數(shù)據(jù)傳輸速率。ＭＩＣＲＦ００５收發(fā)器的主要特點(diǎn)如下：

● 頻帶為８００ＭＨｚ～１０００ＭＨｚ?

● 傳輸速率可達(dá)１１５ｋｂｐｓ；

● 不需要外加濾波裝置或電感；

● 電源工作電流低至１０ｍＡ，頻率為８６８ＭＨｚ；

● 可用關(guān)斷模式調(diào)節(jié)占空比（大于１／１０）；

● 具有極低的ＲＦ天線輻射；

● 內(nèi)含的ＣＭＯＳ邏輯接口可用于標(biāo)準(zhǔn)集成電路；

● 所需外圍器件很少；

● 具有發(fā)送／接收的待機(jī)方式，可用于雙向連接控制。

２　MICRF005的結(jié)構(gòu)及引腳功能

ＭＩＣＲＦ００５的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１所示。它由三部分組成：ＵＨＦ下行變頻器，ＯＯＫ解調(diào)器和基準(zhǔn)控制電路。除了去耦電容外，ＭＩＣＲＦ００５僅需要外接兩個(gè)電容（ＣＴＨ，ＣＡＧＣ）和一個(gè)定時(shí)器元件（ＣＲ）即可組成完整的ＵＨＦ收發(fā)器?？刂戚斎攵耍裕液停樱龋眨钥捎糜诳刂萍呻娐返牟僮鳌＿@些輸入與ＣＭＯＳ兼容，且應(yīng)有上拉電阻。

ＭＩＣＲＦ００５采用ＳＯＰ封裝，工作溫度范圍為－４０～＋８５℃，各引腳功能如表１所列，引腳排列如圖２所示。

表1 MICRF005的引腳功能

３　應(yīng)用電路

ＭＩＣＲＦ００５的典型應(yīng)用電路如圖３所示。下面給出該電路的一些具體設(shè)計(jì)方法。

３．１ 旁路電容的參數(shù)設(shè)計(jì)

為了使芯片工作時(shí)具有很好的抗干擾性能，需要濾除工作電源引腳上的高頻和低頻信號(hào)，設(shè)計(jì)時(shí)可在ＶＤＤＢＢ引腳上接兩個(gè)旁路電容，并將ＶＤＤＲＦ引腳和ＶＤＤＢＢ引腳連接在一起。實(shí)際使用中可將三個(gè)去耦電容并聯(lián)，然后再與一個(gè)１０Ω電阻串聯(lián)，推薦電容值為１ｎＦ、１０ｎＦ和１００ｎＦ。

３．２ 帶通濾波選擇

如果設(shè)備安裝在周圍噪聲較大的環(huán)境里，可將帶通網(wǎng)絡(luò)的設(shè)定端連接在ＡＮＴ和ＶＳＳＲＦ管腳之間，以提供有選擇性的接收頻帶，同時(shí)也可添加過載保護(hù)。

３．３ 自動(dòng)增益控制（ＡＧＣ）的配置

(１)基準(zhǔn)振蕩頻率ｆＴ的設(shè)計(jì)

與超外差式接收機(jī)相類似，ＭＩＣＲＦ００５內(nèi)部ＬＯ的頻率ｆＬＯ與引入的理想傳送頻率ｆＴＸ的差值一定等于ＩＦ中心頻率。設(shè)計(jì)時(shí)，可以用下式來計(jì)算給定ｆＴＸ時(shí)的ｆＬＯ值：

ｆＬＯ＝ｆＴＸ±２．４５(ｆＴＸ／９１５)

式中ｆＴＸ 和ｆＬＯ的單位是ＭＨｚ。對(duì)于任何給定的ｆＴＸ值，ｆＬＯ的值可以分為＂高側(cè)混頻”和“低側(cè)混頻”兩組。一般來說,一側(cè)對(duì)另一側(cè)沒有優(yōu)先選擇權(quán)，故可在其中任選其一?？墒褂孟率絹碛?jì)算基準(zhǔn)振蕩頻率ｆＴ?

ｆＴ＝ｆＬＯ／６４

式中ｆＴ的單位是ＭＨｚ。在ＭＩＣＲＦ００５芯片的ＲＥＦＯＳＣ端上連接頻率為ｆＴ的石英晶體振蕩器可完全保證四位十進(jìn)制數(shù)的準(zhǔn)確率。表２列出了ＭＩ-ＣＲＦ００５芯片工作時(shí)的一般發(fā)送頻率。

表2 一般發(fā)送頻率

（２）電容ＣＴＨ的選擇

首先應(yīng)選擇連續(xù)時(shí)間的電平限幅數(shù)據(jù)。電容ＣＴＨ的主要取決于系統(tǒng)狀況，包括系統(tǒng)解碼響應(yīng)時(shí)間和數(shù)碼結(jié)構(gòu)。ＣＴＨ引腳的源阻抗為：

ＲＳＣ＝３０×１４．３５５９／ｆＴ

這里，ｆＴ的單位是ＭＨｚ。假定連續(xù)限幅時(shí)間τ已被設(shè)定，那么電容值ＣＴＨ便可通過ＣＴＨ＝τ／ＲＳＣ來進(jìn)行計(jì)算。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，選擇標(biāo)準(zhǔn)值為±２０％×７Ｒ的陶瓷電阻即可。

（３）連續(xù)模式下電容ＣＡＧＣ的選擇

選擇合適的ＣＡＧＣ能夠使ＡＧＣ控制電壓的起伏最小。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，應(yīng)使用較大的電容。實(shí)際使用證明：ＣＡＧＣ的值在０．４７μＦ～４７μＦ之間比較合適。實(shí)際電容值可由ＡＧＣ控制電壓所需的時(shí)間決定，而ＡＧＣ控制電壓則由完全放電條件決定。這個(gè)設(shè)定時(shí)間一般可由等式△ｔ＝１．３３３ＣＡＧＣ－０．４４給出，這里ＣＡＧＣ是μＦ，而△ｔ是秒。

    （４）占空比電容ＣＡＧＣ的選擇

一般來說，在集成電路啟動(dòng)之后，ＡＧＣ的控制電壓在芯片關(guān)斷期間應(yīng)盡快地再充滿。因?yàn)樵诩呻娐穯?dòng)之后，ＡＧＣ的推挽電流提升到額定電流的４５倍只需幾毫秒時(shí)間。為了使ＣＡＧＣ控制電壓的壓降能夠在幾毫秒內(nèi)再充滿，應(yīng)仔細(xì)考慮ＣＡＧＣ電容值和關(guān)斷時(shí)間周期。壓降的極性意味著ＡＧＣ電壓的升高或降低。既然ＡＧＣ啟動(dòng)電流是關(guān)斷電流的１／１０，那么，使ＡＧＣ電壓恢復(fù)最差的情況應(yīng)是電壓下行降落。電壓下行降落被再充滿可根據(jù)下式

Ｉ／ＣＡＧＣ＝△Ｖ／△ｔ

上式中的Ｉ為最初幾毫秒的ＡＧＣ啟動(dòng)電流，ＣＡＧＣ為ＡＧＣ電容值，△ｔ為壓降恢復(fù)時(shí)間，△Ｖ為電壓降。

４　結(jié)束語

ＭＩＣＲＦ００５芯片采用“天線輸入、數(shù)據(jù)輸出”的工作方式，可廣泛應(yīng)用于無線游戲機(jī)控制、安全報(bào)警以及中等速率的數(shù)據(jù)解調(diào)等系統(tǒng)中。