基于TX6000和RX6000收發芯片實現OOK/ASK無線收發電路的設計

作者：黃智偉 朱衛華 鄒其洪

1 概述

所設計的數字信號OOK/ASK無線收發電路由TX6000單片機發射器芯片和RX6000單片接收器芯片組成，工作在916.50MHz頻段;具有OOK/ASK調制和解調能力，抗干擾能力強，適合工業控制應用;采用SAW頻率合成技術，頻率穩定性好;接收靈敏度高達-98dBm，發射輸出功率0.75mW;數據速率可達115.2Kbps;低工作電壓（2.7～3.5V）;低功耗，接收時電流1.8mA，發射時電流12mA，接收待機狀態和發射待機狀態僅為0.5μA;可用于數字窄帶、擴頻無線電鏈路、手持數據終端、無線局域網、計算機通信、數據采集系統、遙測遙控等系統中。

2 數字信號OOK/ASK無線發射電路

數字信號OOK/ASK無線發射電路如圖1、圖2所示，電路元器件參數如表1所列。電路以TX6000為核心。TX6000是RF Monolithics公司推出的單片發射器芯片，SM-20H封裝，芯片內包含有：SAW諧振器、SAW濾波器、RF放大器、調制和偏置控制等電路。RF輸出端（RFIO）阻抗范圍為35～75Ω，外接1個天線串聯匹配線圈和1個并聯的ESD保護線圈。SAW諧振器和放大器1（TXA1）組成振蕩器，要發射的數字信號經TXMOD端輸入，調制后由發射放大器2放大，經SAW濾波器濾波后輸出。發射器有2個工作模式：ASK發射、OOK發射、低功耗（睡眠）。模式控制由CNTRL0和CNTRL1完成。設置CNTRL1為“高電平”，CNTRL0為“低電平”，芯片工作在ASK發射模式;設置CNTRL1和CNTRL0都為“低電平”，芯片工作在低功耗（睡眠）模式。電路中T/S為發射模式/睡眠模式控制信號。

表2 數字信號OOK/ASK接收電路的元器件參數

調制類型OOKOOKASK

數據速率/Kbps2.419.2115.2

C1/pF--2200

C2/μF--0.001

C3/μF0.10.0150.0027

C4/μF101010

C5/pF272727

R1/kΩ2403012

R2/kΩ100100100

R3/kΩ--100

R4/kΩ1027100

R5/kΩ1100330160

R6/kΩ2702701000

L1/nH101010

L2/nH100100100

3 數字信號OOK/ASK無線接收電路

數字信號OOK/ASK無線接收電路如圖3、圖4所示，電路元器件參數值如表2所列。電路以RX6000為核心。RX6000是RF Monolithics公司推出的單片接收器芯片，芯片內包含有：SAW濾波器、SAW延遲線、RF放大器、檢波器、數據限制器、低通濾波器等電路。RF輸出端RFIO阻抗范圍為35～75Ω，外接1個天線串聯匹配線圈和1個并聯的ESD保護線圈。RF信號經SAW濾波器到達射頻放大器RFA1。RFA1增益可在35dB和5dB之間選擇。RFA1的輸出到SAW延遲線，SAW延遲線有一標準的0.5μs的延時。第2級射頻放大器RFA2增益為51dB。檢波器輸出驅動回轉濾波器，濾波器提供1個3極、0.05度等紋波低通濾波器響應。濾波器的輸出基帶放大器放大后到BBOUT端。當接收器的RF放大器工作在50%占空比時，BBOUT端信號變化大約是10mV/dB，峰-峰值信號電平達到685mV。BBOUT的輸出信號通過串聯的電容耦合到CMPIN輸入端。當接收器設置為低功耗（睡眠）模式時，BBOUT端的輸出阻抗為高阻抗狀態。

CMPIN端的輸入信號加到2個數據限制器，轉換從BBOUT來的模擬信號成為數據流。數據限制器DS1是一個電容耦合可調閥值的比較器。比較器的限制電平從0～90mV，由在RFEF和THLD1端之間的電阻設備。閥值為零，靈敏度最好。數據限制數DS2限制觸發點能被在RRE和THLD2之間的電阻設置為1～120mV，通常設置為60mV。DS1和DS2通過與門在RXDATA端輸出數字信號。峰值檢波器的輸出通過AGC比較器也提供一個AGC復位信號到AGC控制電路。AGC控制電路保證接收器的動態工作范圍。

接收器有2種工作模式：接收和低功耗（睡眠）。由CNTR1和CNTR0端控制：CNTR1和CNTR0為高時，接收器工作在接收模式;CNTR1和CNTR0為低時，接收器工作在低功耗（睡眠）模式。電路中R/S為接收模式/睡眠模式控制信號。

結束語

數字信號OOK/ASK無線收發電路，電路結構簡單，工作可靠，可方便地嵌入電子設備和系統中，構成一個點對點、一點對多點的無線數據傳輸通道。

使用中應注意的問題是：當收發電路置于同一系統中時，發送數據之前需將發射電路置于發射模式，接收電路置于睡眠模式;發射電路從睡眠模式轉換為發射模式的轉換時間至少1ms;可以發送任意長度的數據;發送結束后應將發射電路置于睡眠模式。接收數據之前需將接收電路置于接收模式，將發射電路置于睡眠模式;接收電路從睡眠模式轉換為接收模式的轉換時間至少1ms;接收電路接收到的數據可以直接送到單片機串行接口或者經電平轉換后送入計算機。在睡眠模式時電路不發射和接收數據。數據傳輸速率最高為115.2Kbps。

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