步態(tài)加速度信號的無線采集系統(tǒng)設(shè)計

　　RF收發(fā)部分的電路如圖2所示。C31為輸入匹配電容，L32為輸入匹配電感，同時L32還用于阻止直流偏置信號的輸入；C4l、C42和L41共同實現(xiàn)發(fā)射輸出電路的匹配。通過CCl010內(nèi)部的發(fā)射／接收開關(guān)電路，收發(fā)器得以通過同一個50Ω的天線進行發(fā)射／接收操作。Ll、C8和C9組成一個低通濾波器，濾除高頻諧波并且增加了頻率的選擇性，其阻抗為50Ω。元器件參數(shù)既可以按照CCl010datasheet上所給的值，也可利用Chipcon公司的SnaartRF Studio軟件得到。

　　壓控振蕩器內(nèi)嵌在CCl0lO芯片內(nèi)，使用時只需要外接一個電感L101。電感最好選擇線繞電感，根據(jù)所給參考值焊接上。然后用頻譜儀查看其頻率，根據(jù)其中心頻率是否滿足要求，適當調(diào)整其參數(shù)。L101應(yīng)盡量靠近CCl0lO，并相對10和11兩個引腳呈對稱布置，其封裝應(yīng)選擇0402或0603的小型封裝。

　　一般可選擇單鞭天線、螺旋天線或在PCB上的環(huán)形天線。單鞭天線的長度為波長的l／4，可通過式L=7125／f計算。其中，L表示單鞭天線的長度，f為發(fā)射／接收頻率。環(huán)形天線布在PCB上，使用非常方便；但由于其福射能力較差，所以接收／發(fā)射性能也稍差些。螺旋天線是單鞭天線和環(huán)形天線的一種折中方案，其尺寸大小和接收／發(fā)射能力介于兩者之間?？筛鶕?jù)需要選擇合適的天線。一般來說螺旋天線更加實用。

　　(2)CCl010與加速度傳感器的接口電路設(shè)計

　　本無線采集系統(tǒng)采用了Freescale公司最新推出的一款低成本、單芯片、三軸加速度傳感器MMA7260。該微型電容式加速傳感器融合了信號調(diào)理、單極低通濾波器和溫度補償技術(shù)，并提供了4種加速度測量范圍，分別為1．5 g、2 g、4 g和6g。

　　在CCl010與MMA7260的接口中，首先要考慮噪聲問題。因為MMA7260內(nèi)部采用了開關(guān)電容濾波器，有時鐘噪聲產(chǎn)生，所以需要在MMA7260的XOUT、YOUT和ZOUT三個輸出端分別接RC濾波器；其次要考慮電壓匹配問題，由于X、Y、Z軸方向的電壓輸出是0．45～2．85，CC1010的ADC最大輸入范圍是0～VDD。此處VDD為3.3 V，其范圍恰好在ADC的輸入范圍之內(nèi)，所以不用考慮額外的分壓電阻。CC1010與MMA7260的接口電路如圖3所示。R31／C31、R41／C41、R51／C51用于濾除MMA7260內(nèi)部采樣的開關(guān)噪聲，GS1．GS2用于量程選擇。

　　(3)按鍵控制、LED指示與報警電路

　　本無線采集系統(tǒng)有3個按鍵S1、S2和S3。其中S1是系統(tǒng)復(fù)位鍵。S2是模式選擇鍵，可使采集系統(tǒng)處于自動工作方式或手動工作方式。采集系統(tǒng)若工作于自動方式，采集與無線傳輸同步進行；若工作于手動方式，則先把加速度數(shù)據(jù)存儲到存儲器中，等按下數(shù)據(jù)發(fā)送開始按鍵后再啟動無線發(fā)送。S3是數(shù)據(jù)采集開始／停止鍵，用來控制數(shù)據(jù)采集的開始、停止以及手動工作模式時采集完畢后的數(shù)據(jù)發(fā)送鍵。LED指示電路包含電源指示燈、發(fā)送信號指示燈和接收信號指示燈。報警電路由放大電路和蜂鳴器組成，當數(shù)據(jù)采集完成時，蜂鳴器自動報警。

　　2.2 布局設(shè)計

　　良好的布局是布線成功的前提，布局時應(yīng)按左端輸入右端輸出的信號流方向放置元件，并且重點考慮以下幾個方面：

　?、偈紫仍赑rotel中的Keepoutlayer層畫出能承受的最大尺寸，讓布局始終做到心中有數(shù)，不至于PCB板尺寸不合適；

　?、诒?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/無線采集">無線采集系統(tǒng)的放置位置要求天線必須位于PCB板的右上角。射頻信號通路越短越好，所以RF電路也應(yīng)該布局在右上角。RF電路部分的器件應(yīng)該盡量緊湊，如L101應(yīng)盡量靠近CCl010，并相對于它的10和1l兩個引腳呈對稱布置。對于RF_IN和RF_OUT應(yīng)該遵守緊湊、暢通、阻抗保持均勻不突變這三個原則。

　　③模擬電路分區(qū)中最好沒有數(shù)字電路存在，否則模擬信號非常容易被數(shù)字噪聲干擾。

　　④晶振應(yīng)該盡量靠近CClOl0，并與其XOSC_Q1(18腳)和XOSC_Q2(19腳)成對稱放置，晶振兩端的15pF電容盡量靠近晶振。

　　2．3 布線設(shè)計

　　布線是PCB設(shè)計的最后一步。為保證RF電路部分的良好性能，需全手工布線，并遵循以下規(guī)則：首先保證RF、晶振等關(guān)鍵電路的布線暢通，最好都在頂層布線；其次保證A／D部分的布線暢通；最后是按照一定順序布線。本設(shè)計是從右上腳按逆時針方向布線的。