- 相關推薦
基于TRF4900的無線發(fā)射電路設計與應用
摘要：采用無線發(fā)射芯片TRF4900組成的無線數字發(fā)射電路，工作在歐洲868MHz頻帶和北美915MHzISM頻帶，FSK調制，發(fā)射功率7dBm，電源電壓2.2～3.6V，通過串行接口連接到微控制器實現參數設置和發(fā)射控制。文中介紹應用電路、與微控制器連接的電路以及特性參數的設置。關鍵詞：無線數字發(fā)射器FSK
1無線數字發(fā)射電路
無線數字發(fā)射電路采用無線發(fā)射芯片TRF4900。TRF4900是TI公司生產的、單片集成的、低價格的、能提供完全功能的多通道FSK發(fā)射器。芯片能滿足在歐洲868MHz頻帶和北美915MHzISM頻帶的線性(FM)或者數字（FSK）發(fā)射應用。單片發(fā)射器芯片工作電壓2.2～3.6V，典型發(fā)射功率為7dBm，并具有低的功率消耗。24位直接數字合成器有11位DAC，合成器有大約230Hz的通道空間，允許窄帶和寬帶應用。兩個完全可編程工作模式--模式0和模式1，允許非�？斓卦趦蓚�預先編程的設置之間轉換（例如發(fā)射頻率0或者發(fā)射頻率1）。芯片內集成壓控振蕩器（VCO）、鎖相環(huán)（PLL）和基準振蕩器，僅需要極少的外部元件即可構成一個完整的發(fā)射電路。TRF4900通過串行接口連接到TIMSP430微控制器。發(fā)射器的每一個功能塊能夠通過串行接口編程設置其功能。TRF4900應用電路如圖1所示。
圖1TRF4900應用電路
2與微控制器連接電路
TRF4900通過串行接口連接到TI的MSP430微控制器，如圖2所示。
TRF4900的引腳23（LOCKDET），PLL鎖相檢測輸出，有效為高電平。當LOCKDET=1時，PLL鎖定。引腳11（MODE），模式選擇輸入，器件在模式0和模式1的功能能夠通過串行控制接口的A、B、C、D字編程。引腳12（），睡眠控制，低電平有效。當=0時，控制寄存器的內容仍然有效，能夠通過串行控制接口編程。引腳14（TX-DATA），數字調制輸入，為載波的FSK/FM調制，高電平有效。
串行控制接口是一個3線單向串行總線（CLOCK串行接口時鐘信號，DATA串行接口數據信號，STROBE串行接口選通信號），用來編程TRF4900。接口內部的寄存器包含所有用戶可編程變量，包括DDS頻率設置，也包括所有的控制寄存器。串行接口的時序如圖3所示。
在CLOCK信號的每一個上升沿，DATA引腳端上的邏輯值被寫入24位的移位寄存器。設置STROBE端為高電平，編程的信息被裝入選擇的鎖存器。當STROBE信號為高時，DATA和CLOCK線必須為低。因此，STROBE與CLOCK的信號是不同步的。串行接口能被編程工作在有效狀態(tài)或者睡眠狀態(tài)（待機模式）。
圖3串行接口時序圖
3TRF4900的設置
TRF4900的直接數字合成器DDS是基于用數字辦法產生正弦波信號的。DDS由累加器、正弦波查找表、數/模轉換器、低通濾波器組成。所有數字功能塊的時鐘由基準振蕩器提供。DDS利用一個N位加法器從0到2N計數，根據在頻率寄存器中的數據轉換規(guī)范產生數字階梯波，來構造一個模擬正弦波。N位計數器的輸出寄存器的每一個數字，用來選擇正弦波查找表中相應的正弦波數值輸出。在數/模轉換后，低通濾波器用來抑制不需要的寄生響應。模擬輸出信號能用來作為PLL的參考輸入信號。PLL電路根據預先確定的系數倍乘基準頻率。
基準振蕩器的頻率fref是DDS的采樣頻率，同時也確定最高的DDS輸出頻率，與累加器的位數一起，可以計算DDS的頻率分辨率。TRF4900的最小頻率步長可由下式計算：
Δf=N×(fref/224)
24位的累加器能夠通過兩個22位的頻率設置寄存器編程（A字確定模式0的頻率，B字確定模式1的頻率），同時寄存器的兩個MSB位設置為0。因此，DDS系統的最大位權減少到1/8，如圖4所示。
這個位權與VCO輸出頻率（fref/8）×N相適應。根據在MODE端的邏輯電平，內部選擇邏輯裝載DDS-0或者DDS-1頻率到頻率寄存器。VCO的輸出頻率fout是由DDS-x頻率設置決定的（DSS-0在A字中，DDS-1在B字中），VCO的輸出頻率fout計算公式如下：
fout=DDS_x×N×(fref/224)=N×[(fref×DDS_x)/224]
如果選擇FSK調制（MM=0，C字，16位），則8位FSK頻偏寄存器能被用來編程2-FSK調制的頻偏。頻偏寄存器的8位在24位DDS頻率寄存器中，LSB設置為0，總的FSK頻偏由下式計算：
Δf2-FSK=N×[(DEV×fref)/222]
因此，2-FSK頻率由在TX-DATA上的電平設置，計算公式如下：
fout1:TX_DATA=low=N×[(fref×DDS_x)/224]
fout2:TX_DATA=High=N×[fref×(DDS_x+4×DEV)]/224
這個調頻輸出信號用來作為PLL電路的基準輸入信號。2-FSK調制信道寬度（頻偏）和信道間距是軟件可編程的。最小信道寬度和最小信道間距取決于RF系統頻率設計，中心頻率fcenter=(fout1+fout2)/2。當FSK發(fā)射時，中心頻率fcenter被認為是有效的載波頻率。
鎖相環(huán)由相位檢波器（PD）、鑒頻器（PD）、充電泵、VCO、外接的回路濾波器和在反饋回路中的可編程的預分頻器（N分頻器）組成。當使用外部VCO時，x-VCO位將被設置為0。分頻器是可編程的，分頻系數N能由C字設置成256或512。
功率放大器(PA)能夠由在D字中的P0和P1兩位編程，提供可變的輸出功率電平。
圖5串行控制字格式
TRF4900的控制字是24位。第1個引入位是最高有效位(MSB)，完成對TRF4900的編程；4個24位的字必須設置，即必須設置A、B、C、D字。圖5給出定義的4個控制字。表1、表2和表3描述每個參數的功能，表4為在FSK模式下的發(fā)射頻率。
表1模式0控制寄存器描述
符號位的位置位數描述加電源后的內部設置默認狀態(tài)默認值0-PA[10-9]2功率放大器模式
P1P0
00=失效
01=衰減10dB，通過TX-DATA使能調制
10=衰減20dB，通過TX-DATA使能調制
11=衰減0dB，通過TX-DATA使能調制失效00b0-VCO[11]1在操作期間，這個引腳端將總是被使能（1=使能），除非使用外的VCO失效0b0-PLL[12]1使能PLL，1=使能，0=失效失效0b
表2模式1控制寄存器描述
符號位的位置位數描述加電源后的內部設置默認狀態(tài)默認值1-PA[10-9]2功率放大器模式
P1P0
00=失效
01=衰減10dB，通過TX-DATA使能調制
10=衰減20dB，通過TX-DATA使能調制
11=衰減0dB，通過TX-DATA使能調制失效00b1-VCO[11]1在操作期間，這個引腳端將總是被使能（1=使能），除非使用外部VCO失效0b1-PLL[12]1使能PLL，1=使能，0=失效失效0b
表3輔助控制寄存器描述
符號字位的位置位數描述加電源后的內部設置默認狀態(tài)默認值DDS-0A字[21-0]22模式0DDS頻率設置0全為0DDS-1B字[21-0]22模式1DDS頻率設置0全為0DEVD字[20-13]8FSK分頻率寄存器0全為0APLLC字[20-18]3捕獲頻率的加速因子
A2A1A0
000=1
001=20
011=60
┊
111=1400000bNPLLC字[17]1PLL分頻率
0=256
1=5122560bMMC字[16]1調制模式選擇。為FSK數據輸入設置
TC-DATA引腳端行為。
0=FSK/FM
1=不使用FSK模式0b
表4在FSK模式發(fā)射頻率（MM位設置為0）
引腳端
發(fā)射頻率
STDBYMODETX-DATA100fout=fref×N×(DDS_0)/224101fout=fref×N×(DDS_0+4×DEV)/224110fout=fref×N×(DDS_1)/224111fout=fref×N×(DDS_1+4×dev)/224
結語
由TRF4900和MSP430組成的無線數字發(fā)射電路可方便地嵌入各種測量和控制系統中；在儀器儀表數據采集系統、無線抄表系統、無線數據通信系統、計算機遙測遙控系統等中應用。
【基于TRF4900的無線發(fā)射電路設計與應用】相關文章：
基于發(fā)射分集的空時碼及其應用08-06
基于手機無線局域網的架構與應用08-06
nRF902的868MHz無線數字發(fā)射電路設計08-06
基于RF2514的915MHz AM/ASK發(fā)射電路設計08-06
VHF/UHF無線發(fā)射芯片RF2516的原理與應用08-06
基于位置服務的無線網絡應用程序08-05
基于生物學的電子電路設計08-06
基于CMX469A的無線MODEM設計08-06