无线射频收发系统硬件设计

文章摘要：摘要：针对目前短程开放段无线通信系统双工通信终端不对称现象，设计智能化无线射频收发两用硬件终端系统。在对系统框架进行研究后，使用单片微控制器MSP430F1121和射频模块TRF6900作为主芯片的方案。通过计算主要功能模块的外围电路参数，完成了系统电路设计。该系统实现了收发端完全对等使用，而且电路结构简单，具有低成本、低功耗等优点，可广泛应用在无线网络终端设备中。关键词：无线射频芯片；收发系统；微控制器；鉴相器；环路滤波器0 引言 随着当今电子、计算机技术的飞速发展，射频技术作为一种无线网络通讯手段，已经在越来越多的场合上使用，并且表现出其独特的优越性。它取代了传统中错综复杂的电缆，使

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摘要：针对目前短程开放段无线通信系统双工通信终端不对称现象，设计智能化无线射频收发两用硬件终端系统。在对系统框架进行研究后，使用单片微控制器MSP430F1121和射频模块TRF6900作为主芯片的方案。通过计算主要功能模块的外围电路参数，完成了系统电路设计。该系统实现了收发端完全对等使用，而且电路结构简单，具有低成本、低功耗等优点，可广泛应用在无线网络终端设备中。
关键词：无线射频芯片；收发系统；微控制器；鉴相器；环路滤波器

0 引言
    随着当今电子、计算机技术的飞速发展，射频技术作为一种无线网络通讯手段，已经在越来越多的场合上使用，并且表现出其独特的优越性。它取代了传统中错综复杂的电缆，使家庭或办公场所的移动电话、便携式电脑、打印机、复印机、键盘及其他设备实现了互联互通，将人们从无数的连接电缆中解放出来，自由方便地构成自己的个人网络。作为取代数据电缆的短距离无线通信技术，它将家庭或办公室中的各种数据和语音设备联成一个微微网，还可以进一步实现互联，形成一个分布式网络，从而在这些联接设备之间实现快捷而方便的通信联系，因此它在无线网络系统中的发展潜力巨大。

1 系统硬件组成与工作原理
    射频与数字基带部分电路通过合适的方式连接起来就构成了所设计的无线射频收发应用系统的硬件电路，总体电路如图l所示。其中，带有箭头的表示接外加的电压，以保证电路正常工作，其工作电压为3 V。

1．1 系统主电路结构与原理
    射频部分电路主要是用TRF6900收发芯片和一些外围元件设计成的射频收发器。TRF6900是TexasInstruments公司推出的单片射频收发器芯片，其内部集成了完整的发射电路和接收电路。它的工作频率范围为850～950 MHz，供电电压范围为2．2～3．6 V，射频输出功率高达+5 dBm，而待机模式时的电流消耗仅在O．5～5μA之间。TRF6900采用高吞吐率16 bRISC结构，其最快速率可达8 MIPS。另外，这种收发器还具有FM／FSK调制模式，并采用三线制串行接口，因而能很方便地与微控制器相连接，可用于ISM频段内数据的双向无线传输，能够容易地对它的收发进行控制，因而基于它的应用也越来越普遍。
1．1．1 接收原理
    从天线接收到的信号由LNA IN引入TRF6900，首先经过低噪音放大器。低噪音放大器提供13 dB的增益，它有正常和低增益两种模式，当TRF6900接收的信号较强时，应该选择低增益模式，这样可以最大程度地减少信号的非线性失真。放大后的信号被送入混频器，混频器将信号变频到中频，再通过第一和第二级中频放大。第一级中频放大可获得7 dB的增益，用以补偿滤波器带来的损耗；第二级中频放大包括多个放大器，总共可获得80 dB的增益。经过两级放大后的信号，如果采用的是FM／FSK调制方式，就送入FM／FSK解调器，解调出的数据信号从DATA OUT引出。如果是频移键控(ASK)或开关键控(OOK)，则送入接收信号强度指示器(RSSI)解调，解调后的基带数据从RSSI OUT输出。

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2．2．2 频率的选择
    根据抽样定理可知，时钟频率fref(fref／2即为Na-quist频率)对量化噪声功率、冗余信号电平以及输出频谱中由于不满足抽样定理而带来的干扰信号、时钟频率和鉴相器的参考基准频率fo_DSS(即由DSS得到的信号频率fref／fo_DSS)的比率越大，频率合成器的输出信号频谱所受到的干扰就越少。时钟频率的具体计算方法如下：
    假设要使基于DDS的PLL构成的频率合成器的输出频率为906．24 MHz(与DSS得到的输出信号频率fo_DSS即鉴相器的参考基准频率要区别开来)，经过256或者512分频(可选)，假设为256，那么DDS的输出信号频率fo_DSS就应等于906．24／256=3．54 MHz，可得到PLL的输出频率的计算公式：
   

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