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MICRF005 |
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MICRF005無線收發(fā)器的原理和應用
摘要：MICRF005芯片是Micrel公司生產的一種高速無線UHF收發(fā)器是一款單芯片OOK收發(fā)器，可用于遠距離低功率無線設備中單向和雙向無線連接。MICRF005采用“天線輸入，數(shù)據(jù)輸出”工作方式，所有ＲＦ和ＩＦ調諧均可在集成電路內自動完成，因此具有很高的可靠性和極低的功耗。文中介紹了MICRF005的主要特點、結構原理和引腳功能，最后給出了它的應用電路。
關鍵詞：MICRF005；無線收發(fā)器；UHF下變頻器；OOK解調器
１ MICRF005的主要特點
ＭＩＣＲＦ００５芯片是Ｍｉｃｒｅｌ公司生產的一種無線收發(fā)器，該收發(fā)器帶有一個發(fā)送／接收開關和一個用于占空比操作的關斷模式可廣泛應用于低功率設備的單向和雙向無線連接。所有ＩＦ和解調后的數(shù)據(jù)濾波都可以在ＭＩＣＲＦ００５芯片內部完成，而不需要外加濾波裝置。其額定濾波帶寬為３００ｋＨｚ，同時支持高達１１５ｋｂｐｓ的數(shù)據(jù)傳輸速率。ＭＩＣＲＦ００５收發(fā)器的主要特點如下：
● 頻帶為８００ＭＨｚ～１０００ＭＨｚ
● 傳輸速率可達１１５ｋｂｐｓ；
● 不需要外加濾波裝置或電感；
● 電源工作電流低至１０ｍＡ，頻率為８６８ＭＨｚ；
● 可用關斷模式調節(jié)占空比（大于１／１０）；
● 具有極低的ＲＦ天線輻射；
● 內含的ＣＭＯＳ邏輯接口可用于標準集成電路；
● 所需外圍器件很少；
● 具有發(fā)送／接收的待機方式，可用于雙向連接控制。
２ MICRF005的結構及引腳功能
ＭＩＣＲＦ００５的內部結構如圖１所示。它由三部分組成：ＵＨＦ下行變頻器，ＯＯＫ解調器和基準控制電路。除了去耦電容外，ＭＩＣＲＦ００５僅需要外接兩個電容（ＣＴＨ，ＣＡＧＣ）和一個定時器元件（ＣＲ）即可組成完整的ＵＨＦ收發(fā)器�？刂戚斎攵耍裕液停樱龋眨钥捎糜诳刂萍呻娐返牟僮�。這些輸入與ＣＭＯＳ兼容，且應有上拉電阻。
ＭＩＣＲＦ００５采用ＳＯＰ封裝，工作溫度范圍為－４０～＋８５℃，各引腳功能如表１所列，引腳排列如圖２所示。
表1 MICRF005的引腳功能
| 引 腳 | 名 稱 | 應 用 說 明 |
| 1 | T/R | 發(fā)送/接收控制開關，低電平有效 |
| 2，3 | VSSRF | IC的RF接地部分 |
| 4 | ANT | 接收天線信號，并可提供過載保護 |
| 5 | VDDRF | 正電源，IC的RF輸入部分 |
| 6 | VDDBB | 正電源，IC的基帶輸入部分 |
| 7 | CTH | 提供內部數(shù)據(jù)限幅比較器的基準值，可以看作低通濾波器RC，并帶有額定值為30k的阻抗 |
| 8 | VSBB | IC的基帶接地部分 |
| 9 | DO | CMOS兼容的數(shù)據(jù)輸出信號 |
| 10 | SHUT | 關斷模式，低電平有效 |
| 11 | NC | 不連接，禁止使用 |
| 12 | CAGC | 積分電容，用于調節(jié)占空比 |
| 13 | NC | 關斷模式，低電平有效 |
| 14 | REFOSC | 調諧和校正的時間基準值 |
３ 應用電路
ＭＩＣＲＦ００５的典型應用電路如圖３所示。下面給出該電路的一些具體設計方法。
３．１ 旁路電容的參數(shù)設計
為了使芯片工作時具有很好的抗干擾性能，需要濾除工作電源引腳上的高頻和低頻信號，設計時可在ＶＤＤＢＢ引腳上接兩個旁路電容，并將ＶＤＤＲＦ引腳和ＶＤＤＢＢ引腳連接在一起。實際使用中可將三個去耦電容并聯(lián)，然后再與一個１０Ω電阻串聯(lián)，推薦電容值為１ｎＦ、１０ｎＦ和１００ｎＦ。
３．２ 帶通濾波選擇
如果設備安裝在周圍噪聲較大的環(huán)境里，可將帶通網絡的設定端連接在ＡＮＴ和ＶＳＳＲＦ管腳之間，以提供有選擇性的接收頻帶，同時也可添加過載保護。
３．３ 自動增益控制（ＡＧＣ）的配置
(１)基準振蕩頻率ｆＴ的設計
與超外差式接收機相類似，ＭＩＣＲＦ００５內部ＬＯ的頻率ｆＬＯ與引入的理想傳送頻率ｆＴＸ的差值一定等于ＩＦ中心頻率。設計時，可以用下式來計算給定ｆＴＸ時的ｆＬＯ值：
ｆＬＯ＝ｆＴＸ±２．４５(ｆＴＸ／９１５)
式中ｆＴＸ 和ｆＬＯ的單位是ＭＨｚ。對于任何給定的ｆＴＸ值，ｆＬＯ的值可以分為＂高側混頻”和“低側混頻”兩組。一般來說,一側對另一側沒有優(yōu)先選擇權，故可在其中任選其一�？墒褂孟率絹碛嬎慊鶞收袷庮l率ｆＴ
ｆＴ＝ｆＬＯ／６４
式中ｆＴ的單位是ＭＨｚ。在ＭＩＣＲＦ００５芯片的ＲＥＦＯＳＣ端上連接頻率為ｆＴ的石英晶體振蕩器可完全保證四位十進制數(shù)的準確率。表２列出了ＭＩ-ＣＲＦ００５芯片工作時的一般發(fā)送頻率。
表2 一般發(fā)送頻率
| 發(fā)送頻率（fTX） | 基準振蕩頻率（fT） |
| 868.35MHz | 13.6050MHz |
| 915MHz | 14.3359MHz |
| 916.5MHz | 14.3594MHz |
（２）電容ＣＴＨ的選擇
首先應選擇連續(xù)時間的電平限幅數(shù)據(jù)。電容ＣＴＨ的主要取決于系統(tǒng)狀況，包括系統(tǒng)解碼響應時間和數(shù)碼結構。ＣＴＨ引腳的源阻抗為：
ＲＳＣ＝３０×１４．３５５９／ｆＴ
這里，ｆＴ的單位是ＭＨｚ。假定連續(xù)限幅時間τ已被設定，那么電容值ＣＴＨ便可通過ＣＴＨ＝τ／ＲＳＣ來進行計算。在實際設計時，選擇標準值為±２０％×７Ｒ的陶瓷電阻即可。
（３）連續(xù)模式下電容ＣＡＧＣ的選擇
選擇合適的ＣＡＧＣ能夠使ＡＧＣ控制電壓的起伏最小。為了實現(xiàn)這一點，應使用較大的電容。實際使用證明：ＣＡＧＣ的值在０．４７μＦ～４７μＦ之間比較合適。實際電容值可由ＡＧＣ控制電壓所需的時間決定，而ＡＧＣ控制電壓則由完全放電條件決定。這個設定時間一般可由等式△ｔ＝１．３３３ＣＡＧＣ－０．４４給出，這里ＣＡＧＣ是μＦ，而△ｔ是秒。
（４）占空比電容ＣＡＧＣ的選擇
一般來說，在集成電路啟動之后，ＡＧＣ的控制電壓在芯片關斷期間應盡快地再充滿。因為在集成電路啟動之后，ＡＧＣ的推挽電流提升到額定電流的４５倍只需幾毫秒時間。為了使ＣＡＧＣ控制電壓的壓降能夠在幾毫秒內再充滿，應仔細考慮ＣＡＧＣ電容值和關斷時間周期。壓降的極性意味著ＡＧＣ電壓的升高或降低。既然ＡＧＣ啟動電流是關斷電流的１／１０，那么，使ＡＧＣ電壓恢復最差的情況應是電壓下行降落。電壓下行降落被再充滿可根據(jù)下式
Ｉ／ＣＡＧＣ＝△Ｖ／△ｔ
上式中的Ｉ為最初幾毫秒的ＡＧＣ啟動電流，ＣＡＧＣ為ＡＧＣ電容值，△ｔ為壓降恢復時間，△Ｖ為電壓降。
４ 結束語
ＭＩＣＲＦ００５芯片采用“天線輸入、數(shù)據(jù)輸出”的工作方式，可廣泛應用于無線游戲機控制、安全報警以及中等速率的數(shù)據(jù)解調等系統(tǒng)中。
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