基于ZigBee技術(shù)的無線數(shù)傳電路模塊設(shè)計(jì)

　　給出了基于ZigBee的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。該無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基于UART串口通信協(xié)議，工作在無需申請的2．4GHz ISM頻段，并遵循IEEE 802．15．4 ／ZigBee協(xié)議，可以在全球范圍內(nèi)應(yīng)用而不用擔(dān)心與其它ZigBee用戶的地址相沖突。

　　數(shù)傳模塊的系統(tǒng)架構(gòu)與總體設(shè)計(jì)：根據(jù)對數(shù)傳模塊技術(shù)指標(biāo)的要求，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)可分為無線數(shù)傳模塊、測試底板、計(jì)算機(jī)測試配置軟件等三部分。該測試系統(tǒng)總共由50個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。50個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可以互相發(fā)送數(shù)據(jù)，并可測試其數(shù)據(jù)通信功能、穩(wěn)定性及通信距離。

　　無線數(shù)傳模塊的硬件設(shè)計(jì)：無線數(shù)傳模塊的硬件設(shè)計(jì)主要分為CPU部分、射頻部分和接插件三個(gè)部分。圖3所示是CPU部分的主要電路，它由CC2430及其輔助電路組成；射頻部分主要由功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA）組成；作為通用產(chǎn)品，接插件的選擇也至關(guān)重要，為了方便模塊的替換，本文選擇可插拔、間距為1．27 mm的插針作為接插件。

　　該接插件使得模塊也可以像其他芯片一樣直接焊接在目標(biāo)PCB上，同時(shí)，也可以上自動貼片機(jī)。 圖4所示是系統(tǒng)中的射頻部分電路原理圖。為了使傳輸距離更遠(yuǎn)，就必須加大發(fā)射功率和提高接受靈敏度，所以，在射頻部分，本文的設(shè)計(jì)又增加了PA、LNA以及一些信號開關(guān)和開關(guān)控制信號的產(chǎn)生電路。LNA的增益可達(dá)13 dB左右，因而大大提高了傳輸距離和可靠性。

　　圖5所示是系統(tǒng)射頻功放電路圖，其中PA的發(fā)射功率可達(dá)20 dBm，故可大大提高傳輸距離。

　　數(shù)傳模塊的具體指標(biāo)：根據(jù)數(shù)傳模塊的靈敏度、噪聲系數(shù)、選擇性、傳輸延時(shí)、安全等級等各項(xiàng)性能要求，ZigBee模塊的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如下：射頻頻率：2．4GHz；通道數(shù)：具有16個(gè)射頻通道2．405～2．485；通訊視距：可靠傳輸距離在100米以上； 發(fā)射功率：低功耗型為-25～0 dbm；可調(diào)遠(yuǎn)距離型為18．5～26 dbm可調(diào)；接收靈敏度：低功耗型為-90 dbm；遠(yuǎn)距離型為-99 dbm；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌盒菭?、樹狀、網(wǎng)狀；每跳延時(shí)：不大于15 ms； 數(shù)據(jù)安全：采用128-Bit AES加密算法。