基于TRF6900單片機(jī)射頻收發(fā)器電路的設(shè)計(jì)

TRF6900是TI公司推出的單片射頻收發(fā)器，內(nèi)部集成了完整的發(fā)射電路和接收電路，因而特別適合ISM頻段內(nèi)數(shù)據(jù)的雙向無線傳輸。文中介紹了TRF6900的結(jié)構(gòu)、原理、特性及應(yīng)用電路。

TRF6900 是Texas Instruments公司推出的單片射頻收發(fā)器芯片，其內(nèi)部集成了完整的發(fā)射電路和接收電路。它的工作頻率范圍為850~950MHz，供電電壓范圍為 2.2~3.6V，射頻輸出功率高達(dá)+5bBm，而待機(jī)模式時(shí)的電流消耗僅在0.5μA~5μA之間，TRF-6900采用高吞吐率16-bit RISC結(jié)構(gòu)，其最快速率可達(dá)8MIPS。另外，這種收發(fā)器還具有FM/FSK調(diào)制模式并采用三線制串行接口，因而可很方便地與微控制器相連接，可用于 ISM頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)雙向無線傳輸。適應(yīng)于計(jì)算機(jī)遙測遙控系統(tǒng)、手持式電池供電的操作系統(tǒng)儀器儀表設(shè)備及安全防范系統(tǒng)等方面。

基本結(jié)構(gòu)和特性

TRF6900采用48腳PQFP封裝形式，各引腳功能如表1所列。TRF6900主要由發(fā)射電路和接收電路兩用人才部分組成。發(fā)射電路包含RF功率 放大器、鎖相環(huán)、壓控振器、可編程的直接數(shù)字合成器和低功耗控制邏輯電路以及串行接口電路等。接收電路包括低噪聲放大器、射頻緩沖放大器、射頻混頻器、本 機(jī)振蕩緩沖放大器、第一級中頻放大器、第二級中頻放大器限幅、FM/FSK解調(diào)器、低通濾波放大器/后檢波放大器、數(shù)據(jù)限制器和接收信號強(qiáng)度指明示器等電路。

在發(fā)射電路中，TRF6900利用3線單向串行總線(CLOCK、DATA、STRLBE)進(jìn)行編程。芯片內(nèi)微控制器中的24位移位寄存器中，若置 STRLBE置為高電平，則編程信息將被裝入所選的鎖存器以完成DDS模式、調(diào)制器以及PLL等的設(shè)置。當(dāng)發(fā)射的數(shù)據(jù)通過TX DATA端進(jìn)入DOS后，可由DOS將數(shù)字信號通過11位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器正弦波形成器等電路轉(zhuǎn)換成模擬信號?；鶞?zhǔn)振蕩器的輸入頻率fref為 15～`26MHZ，可編程的DOS分配器比率為0~4194303 bits，分辯率Δf=Nfref/224，F(xiàn)SK調(diào)制器寄存比率為 0～1020bits，分辨率△f=Nfref/222。芯片中的時(shí)鐘電路采用外接晶體振蕩器(25.6～26MHZ) 來產(chǎn)生電路所需的基準(zhǔn)頻率。其本機(jī)震蕩采用鎖相環(huán)(PLL)方式，它由頻率合成器、外接無源回路濾波器和壓控震蕩器組成。壓控震蕩器的頻率范圍為 850～950MHZ。RF功率放大器的輸出功率高達(dá)+5bBm。

在接收電路中，低噪音放大器具有13bB的增益和3.0 bB的噪音指數(shù)。接收電路有標(biāo)準(zhǔn)模式和遞增益模式兩種;為了在低RF輸入電平時(shí)得到最大的靈敏度，通常應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)模式，而在高RF輸入電平時(shí)則應(yīng)選擇低增 益模式?；祛l采用常規(guī)的雙重平衡式Gilbert-Cell混頻器結(jié)構(gòu)，其輸出阻抗(MIX-OUT端)為330Ω，并且允許一個(gè)330Ω的陶瓷濾直接連 接到端點(diǎn)MIX-OUT。第一級中頻放大器具有大約7Bb的放大增益和330Ω的輸入輸出阻抗，每天二級中頻放大器和限幅器具有大約80Bb的放大增益和 330Ω的輸入阻抗，其中頻率范圍為10～21.4MHz限幅器的輸出連接到FM/FSK的調(diào)解器。當(dāng)頻率范圍為10MHZ～21.4MHZ時(shí)，接收信號 強(qiáng)度指示器的斜率應(yīng)為19Mv/dB。FM/FSK解調(diào)電路則用于完成對FM或FSK信號的解調(diào)。其解調(diào)器輸出帶寬為 0.3MHZ(IF=10.7MHZ)，探測范圍為300KHZ。

TRF6900射頻收發(fā)器芯片典型應(yīng)用電路如圖2所示，圖3所示是TRF6900工作在902～928MHz頻段的實(shí)際應(yīng)用電路。在圖2所示的 TRF6900與MPS430微控制器的連接示意圖中，由于TRF690的輸入信號線與MPS430的可編程數(shù)字I/O端相連，因此可在 MPS430的控制下完成所指示的操作。而圖3則給出了TRF6900工作在902～928MHz頻段的實(shí)際應(yīng)用電路及元器件參數(shù)。