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基于TRF4900的无线发射电路设计与应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:采用无线发射芯片TRF4900组成的无线数字发射电路,工作在欧洲868MHz频带和北美915MHzISM频带,FSK调制,发射功率7dBm,电源电压2.2~3.6V,通过串行接口连接到微控制器实现参数设置和发射控制。文中介绍应用电路、与微控制器连接的电路以及特性参数的设置。
  关键词:无线数字发射器FSK
  
  1无线数字发射电路
  
  无线数字发射电路采用无线发射芯片TRF4900。TRF4900是TI公司生产的、单片集成的、低价格的、能提供完全功能的多通道FSK发射器。芯片能满足在欧洲868MHz频带和北美915MHzISM频带的线性(FM)或者数字(FSK)发射应用。单片发射器芯片工作电压2.2~3.6V,典型发射功率为7dBm,并具有低的功率消耗。24位直接数字合成器有11位DAC,合成器有大约230Hz的通道空间,允许窄带和宽带应用。两个完全可编程工作模式--模式0和模式1,允许非常快地在两个预先编程的设置之间转换(例如发射频率0或者发射频率1)。芯片内集成压控振荡器(VCO)、锁相环(PLL)和基准振荡器,仅需要极少的外部元件即可构成一个完整的发射电路。TRF4900通过串行接口连接到TIMSP430微控制器。发射器的每一个功能块能够通过串行接口编程设置其功能。TRF4900应用电路如图1所示。
  
  图1TRF4900应用电路
  
  2与微控制器连接电路
  
  TRF4900通过串行接口连接到TI的MSP430微控制器,如图2所示。
  
  TRF4900的引脚23(LOCKDET),PLL锁相检测输出,有效为高电平。当LOCKDET=1时,PLL锁定。引脚11(MODE),模式选择输入,器件在模式0和模式1的功能能够通过串行控制接口的A、B、C、D字编程。引脚12(),睡眠控制,低电平有效。当=0时,控制寄存器的内容仍然有效,能够通过串行控制接口编程。引脚14(TX-DATA),数字调制输入,为载波的FSK/FM调制,高电平有效。
  
  串行控制接口是一个3线单向串行总线(CLOCK串行接口时钟信号,DATA串行接口数据信号,STROBE串行接口选通信号),用来编程TRF4900。接口内部的寄存器包含所有用户可编程变量,包括DDS频率设置,也包括所有的控制寄存器。串行接口的时序如图3所示。
  
  在CLOCK信号的每一个上升沿,DATA引脚端上的逻辑值被写入24位的移位寄存器。设置STROBE端为高电平,编程的信息被装入选择的锁存器。当STROBE信号为高时,DATA和CLOCK线必须为低。因此,STROBE与CLOCK的信号是不同步的。串行接口能被编程工作在有效状态或者睡眠状态(待机模式)。
  
  图3串行接口时序图
  
  3TRF4900的设置
  
  TRF4900的直接数字合成器DDS是基于用数字办法产生正弦波信号的。DDS由累加器、正弦波查找表、数/模转换器、低通滤波器组成。所有数字功能块的时钟由基准振荡器提供。DDS利用一个N位加法器从0到2N计数,根据在频率寄存器中的数据转换规范产生数字阶梯波,来构造一个模拟正弦波。N位计数器的输出寄存器的每一个数字,用来选择正弦波查找表中相应的正弦波数值输出。在数/模转换后,低通滤波器用来抑制不需要的寄生响应。模拟输出信号能用来作为PLL的参考输入信号。PLL电路根据预先确定的系数倍乘基准频率。
  
  基准振荡器的频率fref是DDS的采样频率,同时也确定最高的DDS输出频率,与累加器的位数一起,可以计算DDS的频率分辨率。TRF4900的最小频率步长可由下式计算:
  
  Δf=N×(fref/224)
  
  24位的累加器能够通过两个22位的频率设置寄存器编程(A字确定模式0的频率,B字确定模式1的频率),同时寄存器的两个MSB位设置为0。因此,DDS系统的最大位权减少到1/8,如图4所示。
  
  这个位权与VCO输出频率(fref/8)×N相适应。根据在MODE端的逻辑电平,内部选择逻辑装载DDS-0或者DDS-1频率到频率寄存器。VCO的输出频率fout是由DDS-x频率设置决定的(DSS-0在A字中,DDS-1在B字中),VCO的输出频率fout计算公式如下:
  
  fout=DDS_x×N×(fref/224)=N×[(fref×DDS_x)/224]

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