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基于TRF4900的無線發(fā)射電路設(shè)計與應(yīng)用
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2.2～3.6 V，通過串行接口連接到微控制器實現(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。關(guān)鍵詞：無線 數(shù)字 發(fā)射器 FSK
1 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TRF4900。TRF4900是TI公司生產(chǎn)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2.2～3.6 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。兩個完全可編程工作模式--模式0和模式1，允許非�？斓卦趦蓚�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)振蕩器，僅需要極少的外部元件即可構(gòu)成一個完整的發(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1 TRF4900應(yīng)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(dāng)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(dāng)= 0時，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3線單向串行總線（CLOCK 串行接口時鐘信號，DATA 串行接口數(shù)據(jù)信號，STROBE 串行接口選通信號），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(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(jī)模式）。
圖3 串行接口時序圖
3 TRF4900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)字功能塊的時鐘由基準(zhǔn)振蕩器提供。DDS利用一個N位加法器從0到2N計數(shù)，根據(jù)在頻率寄存器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)范產(chǎn)生數(shù)字階梯波，來構(gòu)造一個模擬正弦波。N位計數(shù)器的輸出寄存器的每一個數(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)。模擬輸出信號能用來作為PLL的參考輸入信號。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，同時也確定最高的DDS輸出頻率，與累加器的位數(shù)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：
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