1、基于基于 TRF4900TRF4900 的無線發(fā)射電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用的無線發(fā)射電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用摘要：摘要：采用無線發(fā)射芯片 TRF4900 組成的無線數(shù)字發(fā)射電路，工作在歐洲 868 MHz 頻帶和北美 915 MHzISM 頻帶，F(xiàn)SK 調(diào)制，發(fā)射功率 7 dBm，電源電壓 2.23.6 V，通過串行接口連接到微控制器實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和發(fā)射控制。文中介紹應(yīng)用電路、與微控制器連接的電路以及特性參數(shù)的設(shè)置。 ; mso-hansi-font-family: Times New Roman關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：無線 數(shù)字 發(fā)射器FSK1 1 無線數(shù)字發(fā)射電路無線數(shù)字發(fā)射電路無線數(shù)字發(fā)射電路采用無線發(fā)射芯片 TRF

2、4900。TRF4900 是 TI 公司生產(chǎn)的、單片集成的、低價(jià)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 868 MHz 頻帶和北美 915 MHz ISM 頻帶的線性(FM)或者數(shù)字（FSK）發(fā)射應(yīng)用。單片發(fā)射器芯片工作電壓 2.23.6 V，典型發(fā)射功率為 7 dBm，并具有低的功率消耗。24 位直接數(shù)字合成器有 11 位 DAC，合成器有大約 230 Hz 的通道空間，允許窄帶和寬帶應(yīng)用。兩個(gè)完全可編程工作模式-模式 0 和模式1，允許非常快地在兩個(gè)預(yù)先編程的設(shè)置之間轉(zhuǎn)換（例如發(fā)射頻率 0 或者發(fā)射頻率 1）。芯片內(nèi)集成壓控振蕩器（VCO）、鎖相環(huán)（PLL）和基準(zhǔn)振

3、蕩器，僅需要極少的外部元件即可構(gòu)成一個(gè)完整的發(fā)射電路。TRF4900 通過串行接口連接到 TI MSP430 微控制器。發(fā)射器的每一個(gè)功能塊能夠通過串行接口編程設(shè)置其功能。TRF4900 應(yīng)用電路如圖 1 所示。圖圖 1 1 TRF4900TRF4900 應(yīng)用電路應(yīng)用電路2 2 與微控制器連接電路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(cè)輸出，有效為高電平。當(dāng)LOCKDET = 1 時(shí)，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

4、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(dāng)= 0 時(shí)，控制寄存器的內(nèi)容仍然有效，能夠通過串行控制接口編程。引腳 14 （TX-DATA），數(shù)字調(diào)制輸入，為載波的 FSK/FM 調(diào)制，高電平有效 。串行控制接口是一個(gè) 3 線單向串行總線（CLOCK 串行接口時(shí)鐘信號(hào)，DATA 串行接口數(shù)據(jù)信號(hào)，STROBE 串行接口選通信號(hào)），用來編程 TRF4900。接口內(nèi)部的寄存器包含所有用戶可編程變量，包括 DDS 頻率設(shè)置，也包括所有的控制寄存器。串行接口的時(shí)序如圖 3 所示。在 CLOCK 信號(hào)的每一個(gè)上升沿，DATA 引腳端上的邏輯值被寫入 24 位的

5、移位寄存器。設(shè)置 STROBE 端為高電平，編程的信息被裝入選擇的鎖存器。當(dāng)STROBE 信號(hào)為高時(shí)，DATA 和 CLOCK 線必須為低。因此，STROBE 與 CLOCK 的信號(hào)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(jī)模式）。圖圖 3 3 串行接口時(shí)序圖串行接口時(shí)序圖3 3 TRF4900TRF4900 的設(shè)置的設(shè)置TRF4900 的直接數(shù)字合成器 DDS 是基于用數(shù)字辦法產(chǎn)生正弦波信號(hào)的。DDS由累加器、正弦波查找表、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、低通濾波器組成。所有數(shù)字功能塊的時(shí)鐘由基準(zhǔn)振蕩器提供。DDS 利用一個(gè) N 位加法器從 0 到 2N 計(jì)數(shù)，根據(jù)在頻率寄存器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)

6、范產(chǎn)生數(shù)字階梯波，來構(gòu)造一個(gè)模擬正弦波。N 位計(jì)數(shù)器的輸出寄存器的每一個(gè)數(shù)字，用來選擇正弦波查找表中相應(yīng)的正弦波數(shù)值輸出。在數(shù)/模轉(zhuǎn)換后，低通濾波器用來抑制不需要的寄生響應(yīng)。模擬輸出信號(hào)能用來作為 PLL 的參考輸入信號(hào)。PLL 電路根據(jù)預(yù)先確定的系數(shù)倍乘基準(zhǔn)頻率。基準(zhǔn)振蕩器的頻率 fref 是 DDS 的采樣頻率，同時(shí)也確定最高的 DDS 輸出頻率，與累加器的位數(shù)一起，可以計(jì)算 DDS 的頻率分辨率。TRF4900 的最小頻率步長(zhǎng)可由下式計(jì)算：f=N(fref/2 24)24 位的累加器能夠通過兩個(gè) 22 位的頻率設(shè)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(shí)寄

7、存器的兩個(gè) MSB 位設(shè)置為 0。因此，DDS 系統(tǒng)的最大位權(quán)減少到 1/8，如圖 4 所示。這個(gè)位權(quán)與 VCO 輸出頻率（fref/8）N 相適應(yīng)。根據(jù)在 MODE 端的邏輯電平，內(nèi)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(shè)置決定的（DSS-0 在 A 字中，DDS-1 在 B 字中），VCO 的輸出頻率 fout 計(jì)算公式如下：fout=DDS_xN(fref/2 24)=N(frefDDS_x)/2 24如果選擇 FSK 調(diào)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(diào)

8、制的頻偏。頻偏寄存器的 8 位在 24 位 DDS 頻率寄存器中，LSB設(shè)置為 0，總的 FSK 頻偏由下式計(jì)算：f2-FSK=N(DEVfref)/2 22因此，2-FSK 頻率由在 TX-DATA 上的電平設(shè)置，計(jì)算公式如下：fout1:TX_DATA=low=N(frefDDS_x)/2 24fout2:TX_DATA=High=Nfref(DDS_x+4DEV)/2 24這個(gè)調(diào)頻輸出信號(hào)用來作為 PLL 電路的基準(zhǔn)輸入信號(hào)。2-FSK 調(diào)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(tǒng)頻率設(shè)計(jì)，中心頻率 fcenter = (fout1 + fou

9、t2)/2。當(dāng) FSK 發(fā)射時(shí)，中心頻率 fcenter 被認(rèn)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(yù)分頻器（N 分頻器）組成。當(dāng)使用外部 VCO時(shí)，x-VCO 位將被設(shè)置為 0。分頻器是可編程的，分頻系數(shù) N 能由 C 字設(shè)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。圖圖 5 5 串行控制字格式串行控制字格式TRF4900 的控制字是 24 位。第 1 個(gè)引入位是最高有效位(MSB)，完成對(duì)TRF4900 的編程；4 個(gè) 24 位的字必須設(shè)置

10、，即必須設(shè)置 A、B、C、D 字。圖 5給出定義的 4 個(gè)控制字。表 1、表 2 和表 3 描述每個(gè)參數(shù)的功能，表 4 為在 FSK模式下的發(fā)射頻率。表表 1 1 模式模式 0 0 控制寄存器描述控制寄存器描述符號(hào)位的位置位 數(shù)描述加電源后的內(nèi)部設(shè)置默認(rèn)狀態(tài)默認(rèn)值0-PA10-92功率放大器模式P1P000=失效01=衰減 10dB，通過 TX-DATA 使能調(diào)制10=衰減 20dB，通過 TX-DATA 使能調(diào)制11=衰減 0dB，通過 TX-DATA 使能調(diào)制失效00b0-VCO111在操作期間，這個(gè)引腳端將總是被使能（1=使能），除非使用外的 VCO失效0b0-PLL121使能 PLL，

11、1=使能，0=失效失效0b表表 2 2 模式模式 1 1 控制寄存器描述控制寄存器描述符號(hào)位的位置位 數(shù)描述加電源后的內(nèi)部設(shè)置默認(rèn)狀態(tài)默認(rèn)值1-PA10-92功率放大器模式P1P000=失效01=衰減 10dB，通過 TX-DATA 使能調(diào)制10=衰減 20dB，通過 TX-DATA 使能調(diào)制11=衰減 0dB，通過 TX-DATA 使能調(diào)制失效00b1-VCO111在操作期間，這個(gè)引腳端將總是被使能（1=使能），除非使用外部 VCO失效0b1-PLL121使能 PLL，1=使能，0=失效失效0b表表 3 3 輔助控制寄存器描述輔助控制寄存器描述符號(hào)字位的位置位數(shù)描述加電源后的內(nèi)部設(shè)置默認(rèn)狀態(tài)

12、默認(rèn)值DDS-0A 字21-022模式 0DDS 頻率設(shè)置0全為 0DDS-1B 字21-022模式 1DDS 頻率設(shè)置0全為 0DEVD 字20-138FSK 分頻率寄存器0全為 0APLLC 字20-183捕獲頻率的加速因子A2A1A0000=1001=20011=60111=1400000bNPLLC 字171PLL 分頻率0=2561=5122560bMMC 字161調(diào)制模式選擇。為 FSK 數(shù)據(jù)輸入設(shè)置TC-DATA 引腳端行為。0=FSK/FM1=不使用FSK 模式0b表表 4 4 在在 FSKFSK 模式發(fā)射頻率（模式發(fā)射頻率（MMMM 位設(shè)置為位設(shè)置為 0 0）引腳端發(fā)射頻率STDBYMODETX-DATA100fout=frefN(