基于TH71101的FSK/ASK數字接收電路設計

發(fā)布時(shí)間:2010-3-18 20:38    發(fā)布者:蹦蹦
關(guān)鍵詞: ASK , FSK , TH71101 , 數字接收電路
1 概述

TH71101是雙超外差式結構的無(wú)線(xiàn)電接收芯片,工作在300~450MHz ISM頻段,能與TH7107等芯片配套,實(shí)現ISM頻段無(wú)線(xiàn)模擬和數字信號傳輸;內部包含一個(gè)低噪聲放大器、雙混頻器、壓控振蕩器、PLL合成器、晶體振蕩器等電路。能接收模擬和數字FSK/FM/ASK信號。FSK數據速率可達40kb/s,ASK數據速率達80kb/s,FM帶寬15kHz;靈敏度 111dBm。電源電壓2.5~5.5V,工作電流8.2mA,待機電流<100nA。適用于ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫學(xué))頻率范圍內的各種應用,如數據通信系統、無(wú)鑰匙進(jìn)入系統、遙控遙測系統、安防系統等。

2 芯片封裝與引腳功能

TH71101采用LQFP32封裝,各引腳功能如表1所列。

表1 TH71101引腳功能
引腳號符  號
功       能
1VEE
2GAIN-LNA低噪聲放大器(LNA)增益控制
3OUT-LNALNA輸出,連接到外接的LC調諧回路
4IN-MIX1混頻器1(MIX1)輸入,單端阻抗約33Ω
5VEE
6IF1P中頻1(IF1)集電極開(kāi)路輸出
7IF1N中頻1(IF1)集電極開(kāi)路輸出
8VCC電源輸入
9OUT-MIX2混頻器2(MIX2)輸出,輸出阻抗約330Ω
10VEE
11IFA中頻放大器(IFA)輸入,輸入阻抗約2.2kΩ
12FBC1連接外接的中頻放大器反饋電容
13FBC2連接外接的中頻放大器反饋電容
14VCC電源輸入
15OUT-IFA中頻放大器輸出
16IN-DEM解調器(DEMOD)輸入
17VCC電源輸入
18OUT-OA運算放大器(OA)輸出
19OAN運算放大器(OA)負極輸入
20OAP運算放大器(OA)正極輸入
21RSSIRSSI輸出,輸出阻抗約36kΩ
22VEE
23OUTPFSK/FM正輸出,輸出阻抗100300kΩ
24OUTNFSK/FM負輸出,輸出阻抗100300kΩ
25VEE
26RO基準振蕩器輸入,外接晶體振蕩器和電容
27VCC電源輸入
28ENRX模式控制輸入
29LF充電泵輸出和壓控振蕩器1(VCO1)控制輸入
30VEE
31IN-LNALNA輸入,單端阻抗約26Ω
32VCC電源輸入

3 芯片內部結構與工作原理

TH71101內部結構框圖如圖1所示。芯片內包含低噪聲放大器(LNA)、兩級混頻器(MIX1、MIX2)、鎖相環(huán)合成器(PLL Synthesizer)、基準晶體振蕩器(RO)、充電泵(CP)、中頻放大器(IFA)、相頻檢波器(PFD)等電路。



LNA是一個(gè)高靈敏度接收射頻信號的共發(fā)、共基放大器;祛l器1(MIX1)將射頻信號下變頻到中頻1(IF1),混頻器2(MIX2)將中頻信號1下變頻到中斷信號2(IF2),中頻放大器(IFA)放大中頻信號2和限幅中頻信號并產(chǎn)生RSSI信號。相位重合解調器和混頻器3解調中頻信號。運算放大器(OA)進(jìn)行數據限幅、濾波和ASK檢測。鎖相環(huán)合成器由壓控振蕩器(VCO1)、反饋式分頻器(DIV16和DIV2)、基準晶體振蕩器(RO)、相頻檢波器(PFD)、充電泵(CP)等電路組成,產(chǎn)生第1級和第2級本振信號LO1和LO2。

使用TH71101接收器芯片可以組成不同的電路結構,以滿(mǎn)足不同的需求。對于FSK/FM接收,在相位重合解調器中使用IF諧振回路。諧振回路可由陶瓷諧振器或者LC諧振回路組成。對于A(yíng)SK結構,RSSI信號饋送到ASK檢波器,ASK檢波器由OA組成。

TH71101采用兩級下變頻。MIX1和MIX2由芯片內部的本振信號LO1和LO2驅動(dòng),與射頻前端濾波器共同實(shí)現一個(gè)高的鏡像抑制,如表2和表3所列。有效的射頻前端濾波是在LNA的前端使用SAW、陶瓷或者LC濾波器,在LNA的輸出使用LC濾波器。

表 2 基準頻率fREF、本振頻率fL0、中頻fIF與FRF鏡像抑制關(guān)系
注入類(lèi)型低  端高  端
fREF(fRF-fIF)/16fRF+fIF/16
fLO16·fREF16·fREF
fIFfRF-fLOfLO-fRF
fRF imagefRF-2fIFfRF+2fIF

表3 在fIF=10.7MHz時(shí),基準頻率fREF、本振頻率fL0與fRF鏡像抑制的關(guān)系
參  數fRF=315MHzfRF=315MHzfRF=433.6MHzfRF=433.6MHz
fREF/MHz19.0187520.3562526.4312527.76875
fLO/MHz304.3325.7422.9444.3
fRF image/MHz293.6336.4412.2455.0

4 應用電路設計

基于TH71101的FSK和ASK應用電路如圖2、3所示。





TH71101與單片機的接口電路如圖4所示。



ENRX=“0”時(shí),接收模塊進(jìn)入待機狀態(tài),ENRX=“1”時(shí),接收模塊進(jìn)入接收狀態(tài)。TH71101解調輸出數據經(jīng)RXD進(jìn)入單片機,數據格式和數據速率由用戶(hù)根據需要確定。應注意的是:FSK數據速率不能超過(guò)40kb/s,ASK數據速率不能超過(guò)80kb/s。

參考文獻

   1. Microelectronic Integrated Sys-tems Inc TH71101 315/433MHz FSK/FM/ASK Receiver
   2. Microelectronic Integrated Sys-tems Inc EVB71101 315/433MHz Re-ceiver Evaluation Board Description 2002
   3. 黃智偉 無(wú)線(xiàn)數字收發(fā)電路設計 2003
   4. 黃智偉 射頻集成電路原理與應用 2003

作 者:南華大學(xué) 唐冬 黃智偉 衡陽(yáng)市公路管理局 呂明霞  
來(lái) 源:?jiǎn)纹瑱C與嵌入式系統應用2003(10)
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