一種數(shù)字信號fsk的設計

1無線數(shù)據(jù)蒸發(fā)電路模塊fsk數(shù)字信號無線接收電路由兩個部分組成：數(shù)字信號fsk傳輸電路和數(shù)字信號fsk接收調(diào)整電路。工作在915MHzISM頻段,具有FSK調(diào)制和解調(diào)能力,抗干擾能力強,適合工業(yè)控制應用;采用PLL頻率合成技術,頻率穩(wěn)定性好,其靈敏度高達-109dBm,發(fā)射功率達-15～+1dBm;TTL接口,可直接與微控制器接口,數(shù)據(jù)速率可達20kbit/s;低工作電壓(2.1～5.5V),低功耗,接收時電流11mA,發(fā)射時電流12.5mA,發(fā)射和接收待機狀態(tài)電流僅為100nA;所構(gòu)成的無線數(shù)據(jù)收發(fā)電路模塊尺寸小,可方便地嵌入各種測量和控制系統(tǒng)中;可用于PC機與PC機之間、PC與單片機之間、單片機與單片機之間進行無線串行數(shù)據(jù)傳輸;可在儀器儀表數(shù)據(jù)采集、無線抄表、無線數(shù)據(jù)通信、計算機遙測遙控等系統(tǒng)中應用。2電路的組成和工作原理2.1系統(tǒng)的模塊設計所設計的FSK/ASK/FM發(fā)射電路如圖1所示,電路以MicroelectronicIntegratedSystems公司的TH7108芯片為核心。TH7108采用SSOP-16封裝,各引腳功能如下:引腳1:LF1,充電泵輸出,接到回路濾波器;引腳2:SUB,地;引腳3:DATA,FSK數(shù)據(jù)輸入;引腳4:R02,晶體振蕩器電路FSK引入端;引腳5:R01,晶體振蕩器電路連接到晶體振蕩器;引腳6:ENTX,模式控制輸入;引腳7:ENCK,模式控制輸入;引腳8:CLKOUT,時鐘輸出;引腳9:PS,電源選擇和ASK輸入;引腳10:VCC,電源;引腳11:VEE,地;引腳12:OUT2,差分功率放大器輸出,集電極開路;引腳13:OUT1,差分功率放大器輸出,集電極開路;引腳14:VEE,地;引腳15:VCC,電源;引腳16:LF2,壓控振蕩器調(diào)諧輸入,連接到回路濾波器。TH7108芯片內(nèi)包含有發(fā)射功率放大器(PA)、晶體振蕩器(XOSC)、壓控振蕩器(VCO)、相頻檢波器(PFD)、分頻器(div8,div32)、充電泵(CP)、電源電路(PS)、FSK開關(SW)等電路。鎖相環(huán)(PLL)合成器由壓控振蕩器、分頻器、相頻檢波器、充電泵和回路濾波器(LF)組成,在LF端外接的回路濾波器決定PLL的動態(tài)性能。VCO的振蕩器信號被饋送到分頻器和功率放大器,分頻器的分頻比率是32。晶體振蕩器作為PLL合成器的基準振蕩器。發(fā)射器的載波頻率fc是由晶體振蕩器的基準頻率fref決定的,集成的PLL合成器利用fref=fc/N(N=32,分頻器系數(shù)),保證在800～960MHz的頻率范圍內(nèi)的每一個射頻頻點都能夠?qū)崿F(xiàn)。FSK調(diào)制時,數(shù)據(jù)流加到DATA端,在數(shù)據(jù)=“LOW”(低電平)時,外接的電容器CX2被芯片內(nèi)開關連接到與CX1并聯(lián),晶體振蕩器的頻率被設置到振蕩頻率的低端fmin;在數(shù)據(jù)=“HIGH”(高電平)時,外接的電容器CX2被芯片內(nèi)開關斷開與CX1的并聯(lián),晶體振蕩器的頻率被設置到振蕩頻率的高端fmax,實現(xiàn)FSK調(diào)制。兩個外接的電容器CX1和CX2允許獨立的調(diào)節(jié)FSK的頻偏和中心頻率。FM調(diào)制需要一個外接的變?nèi)荻O管,作為一個電容被串接到晶體振蕩器回路中,模擬信號通過一個串聯(lián)電阻直接調(diào)制晶體振蕩器。功率放大器的輸出功率可以通過改變PS端的外接電阻RPS的數(shù)值或改變在PS端的電壓VPS完成。集電極開路的差分輸出能直接驅(qū)動一個環(huán)形天線,或者通過一個平衡到不平衡的變換器轉(zhuǎn)換為單端輸出。TH7108模式控制邏輯如表1所示,模式控制允許芯片工作在四個不同的模式。模式控制端ENCK和ENTX在芯片內(nèi)部被下拉,以保證模式控制端ENCK和ENTX在浮置時,電路被關斷。時鐘輸出端的輸出時鐘信號能用來驅(qū)動微控制器,頻率是基準振蕩頻率的1/8。2.2th21112閱讀器芯片所設計的FSK接收電路如圖2所示,電路以MicroelectronicIntegratedSystems公司的TH71112芯片為核心。TH71112采用LQFP32封裝,各引腳功能如下:引腳1,5,10,22,25,30:VEE,地;引腳2:GAIN-LNA,低噪聲放大器(LNA)增益控制;引腳3:OUT-LNA,LNA輸出,連接到外接的LC調(diào)諧回路;引腳4:IN-MAX1,混頻器1(MAX1)輸入,單端阻抗約33?;引腳6:IF1P,中頻1(IF1)集電極開路輸出,連接到第一級IF的外接LC回路;引腳7:IF1N,中頻1(IF1)集電極開路輸出,連接到第一級IF的外接LC回路;引腳8,14,17,27,32:VCC,電源輸入;引腳9:OUT-MIX2,混頻器2(MAX2)輸出,輸出阻抗約330?;引腳11:IFA,中頻放大器(IFA)輸入,輸入阻抗約2.2k?;引腳12:FBC1,連接外接的中頻放大器反饋電容;引腳13:FBC2,連接外接的中頻放大器反饋電容;引腳15:OUT-IFA,中頻放大器輸出;引腳16:IN-DEM,解調(diào)器(DEMOD)的輸入,到混頻器3;引腳18:OUT-OA,運算放大器輸出;引腳19:OAN,運算放大器負極輸入;引腳20:OAP,運算放大器正極輸入,OAN和OAP之間輸入電壓限制在約0.7VPP;引腳21:RSSI,RSSI輸出,阻抗約36k?;引腳23:OUTP,FSK/FM正輸出,輸出阻抗100～300k?;引腳24:OUTN,FSK/FM正輸出,輸出阻抗100～300k?;引腳26:RO,基準振蕩器輸入,外接晶體振蕩器和電容;引腳28:ENRX,模式控制輸入,ENRX=0,電路為待機模式,ENRX=1,電路為接收模式;引腳29:LF,充電泵輸出和壓控振蕩器1(VCO1)控制輸入;引腳31:IN-LNA,LNA輸入,單端阻抗約26?。TH71112芯片包含低噪聲放大器(LNA)、兩級混頻器(MIX1,MAX2)、鎖相環(huán)合成器(PLLSynthesizer)、基準晶體振蕩器(RO)、中頻放大器(IFA)、相頻檢波器(PFD)等電路。LNA是一個為高靈敏度的接收射頻信號的共發(fā)-共基放大器?；祛l器1(MAX1)將射頻信號下變頻到中頻1(IF1),混頻器2(MAX2)將中頻信號1下變頻到中頻信號2(IF2),中頻放大器(IFA)放大中頻信號2和限幅中頻信號并產(chǎn)生RSSI信號。相位重合解調(diào)器和混頻器3解調(diào)中頻信號。運算放大器(OA)進行數(shù)據(jù)限幅、濾波和ASK檢測。鎖相環(huán)合成器由壓控振蕩器(VCO1)、反饋式分頻器(DIV16和DIV2)、基準晶體振蕩器、相頻檢波器、充電泵(CP)等電路組成,產(chǎn)生第1級和第2級本振信號LO1和LO2。使用TH71112接收器芯片可以組成不同的電路結(jié)構(gòu),以滿足不同的需求。對于FSK接收,在相位重合解調(diào)器中使用IF諧振回路,諧振回路可由陶瓷諧振器或者LC諧振回路組成。TH71112采用兩級下變頻,MAX1和MAX2由芯片內(nèi)部的本振信號LO1和LO2驅(qū)動,與射頻前端濾波器共同實現(xiàn)一個高的鏡像抑制。有效的射頻前端濾波是在LNA的前端使用SAW、陶瓷或者LC濾波器和在LNA的輸出端使用LC濾波器。3數(shù)據(jù)傳輸接口實驗表明,所設計的數(shù)字信號FSK無線收發(fā)電路可以直接與常用的編碼器/解碼器如MC145026/MC145027等連接,實現(xiàn)數(shù)字編解碼信號的無線傳輸。也可以直接與常用的單片機如8051等連接,實現(xiàn)單片機與單片機、單片機與計算機之間的數(shù)據(jù)無線傳輸。通過MAX232A接口芯片可以與計算機串行接口連接,實現(xiàn)計算機與計算機之間的數(shù)據(jù)無線傳輸。電路結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,可方便地嵌入儀器儀表和自動控制系統(tǒng)中,構(gòu)成一個點對點、一點對多點的無線串行數(shù)據(jù)傳輸通道。使用中應注意的是,在發(fā)射模式,通信速率最高為20kbit/s,發(fā)送數(shù)據(jù)之前需將電路置于發(fā)射模式(TH7108的E