新聞中心

EEPW首頁 > 手機與無線通信 > 設計應用 > 高性能RF收發(fā)器CC900

高性能RF收發(fā)器CC900

作者: 時間:2009-10-12 來源:網絡 收藏
1 概述
是美國Chipcon Component公司生產的單片UHF,適用于低功率、低電壓的,是一種高集成、高靈敏、收發(fā)芯片。該芯征主要應用于工科醫(yī)用頻段ISM和短距離儀器SRD應用方面,工作頻率范圍在800~1000MHz,載波頻率和發(fā)射輸出功率均可通過編程確定,其范圍為-20~4dBm。的主要性能參數(shù)如下:
●工作頻率可編程設置,范圍為800~1000MHz;
●編程設置的工作頻率步長為250Hz;
●輸出功率可編程設備,范圍為-20~4dBm;
●接收靈敏度為-110dBm;
●采用2.7~3.3V單電源電壓供電;
●帶有FSK調制功能,速率為0.3~9.6kbit/s;
●發(fā)射電流為91mA/4dBm;
●待機電流為0.2μA/3V;
●平均工作電流230μA/3V;
●采用單口天線,內含T/R轉換開關;
●采用SSOP-28封裝。
2 工作原理與引腳功能
2.1 工作原理
的內部原理框圖如圖1所示。在接收模式,輸入信號被低噪聲放大器(LNA)放大,并被混頻器(MIXER)轉換為中頻(IF)信號。在中頻段(IF STAGE),該IF信號被放大和濾波,最后送解調器(DEMOD)。設計時可在外部增加一個IF濾波器。信號經CC900解調后,未經處理的數(shù)據(jù)通過DID腳輸出。而外部微控制器則通過接口來控制已解調輸出數(shù)據(jù)的同步和數(shù)值。
在發(fā)射模式,壓控振蕩器(VCO)的輸出信號直接加到功率放大器(PH)。輸出采用頻移鍵控(FSK)調制方式,從管腳DIO輸入的數(shù)字位流可用來控制RF信號的頻率。而器件內部的T/R轉換開關則可使天線的接口和匹配變得非常容易。
頻率合成器用于產生本地振蕩信號,該信號在接收模式時加到混頻器(MIXER),在發(fā)射模式時加到功放(PA)。頻率合成器由晶體振蕩器、相位檢測器、充電電路(CHARGE PUMP)、壓控振蕩器(VCO)和頻率除法器(/R和/N)組成。需要說明的是:外部晶振必須連接到XOSC管腳。而VCO則需要外接一個帶變容二極管的LC電路。外接的環(huán)路濾波器可以提高CC900的使用靈活性。另外,CC900內部速帶有一個3線的數(shù)字串行接口(CONTROL)。
2.2 引腳排列及功能
圖2所示是CC900的引腳排列示意圖。其引腳功能說明如表1所示。

表1 引腳功能
管腳名管腳號功能描述
AVDD1,8,9,13,14模擬電源(3V)
AGND2,3,4,5,11,17模擬地(0V)
RF-IN6從天線輸入的RF信號
RF-OUT7輸出到天線的RF信號
VCO-IN10外部VCO電路輸入
CHP-OUT12充電電流輸出
XOSC-0115晶振引腳1,或接外部時鐘輸入
XOSC-0216晶振引腳2
DGND18,20數(shù)字地(0V)
DVDD21,22數(shù)字電源(3V)
LOCK19PLL鎖定指示,鎖定時輸出為高電平
DIO23數(shù)據(jù)輸入/輸出:發(fā)射模式時為數(shù)據(jù)輸入,接收模式時為解調數(shù)據(jù)輸出
CLOCK243芯總線可編程時鐘
PATA253芯總線可編程數(shù)據(jù)
STROBE263芯總線可編程選通信號
IF-IN27外接IF濾波器輸入腳
IF-OUT28外接IF濾波器輸出腳
3 與微控制器的串行接口
CC900通過一個簡單的3線接口實現(xiàn)編程(STROBE、PDATA和CLOCK)。每次完成全部設置需要發(fā)送8個16位的數(shù)據(jù)幀。在時鐘為2MHz時,全部設備需要的時間小于100μs。
在功率降低模式時, 設置CC900只需發(fā)送1個數(shù)據(jù)幀,因此花費的時間小于10μs。
圖3所示是CC900在傳送串行數(shù)據(jù)時的時序圖,在每個寫周期,16位數(shù)據(jù)發(fā)送到PDATA腳,每個數(shù)據(jù)幀的三個最高有效位(位15、位14、位13)是地址位,位15是地址的最高有效位,被首先發(fā)送。
圖4為CC900的編程時序圖,圖中:Tsp≥5ns;THP≥5ns;TCLOW≥50ns;TCHIGH≥50ns;TSPD≥50ns;Tsc≥5ns,CLOCK、STROBE脈沖的上升與下降沿必須小于100ns。
CC900上PDATA腳的數(shù)據(jù)加載在時鐘CLOCK的下降沿。當16位數(shù)據(jù)的最后1位(位0)加載時,STROBE脈沖必須從低電平變?yōu)楦唠娖?,然后再變?yōu)榈碗娖讲拍芗虞d該數(shù)據(jù)。在已編程為功率降低模式葉,數(shù)據(jù)設置有效,但在電流關斷時無效。
通常在CC900與微控制器一起使用時,除通過3線串行接口與微控制器相連以完成芯片設置以外,微控制器還需提供1個雙向輸入/輸出腳來與CC900的DIO腳相連,以完成發(fā)射數(shù)據(jù)的輸出和接收數(shù)據(jù)的輸入。通常微控制器輸入LOCK信號,用于監(jiān)測CC900的工作狀態(tài),當PLL鎖定時,LOCK為高電平。
4 數(shù)據(jù)的發(fā)射與接收
4.1 數(shù)據(jù)發(fā)射
發(fā)射數(shù)據(jù)應采用曼徹斯特碼(即雙向電平碼bi-phase-level),以保護編碼信號有一個恒定的直流分量,該直流分量是FSK解調所必需的。曼徹斯特編碼變換方式為:“0”編碼為從低到高的變換,“1”編碼為從高到低的變換,如圖5所示。其它具有相同直流分量的編碼也可以在此使用。
4.2 數(shù)據(jù)接收
解調器輸出(DIO)是一個在0V和VDD間變化的數(shù)字信號。對于較小的輸入信號,可能會有一些噪聲疊加其上。用數(shù)字信號的邊沿進行數(shù)據(jù)定位時,數(shù)據(jù)速率可高達9.6kbit/s。對于曼徹斯特碼,信號的基本頻率也是9.6kHz。推薦使用比解調器輸出頻率高10到20倍的過采樣頻率。對于9.6kbit/s的數(shù)據(jù)速率,采樣頻率至少應為100~200kHz。對于較低的數(shù)據(jù)速率,采樣頻率也可降低。
通常,數(shù)據(jù)接收由微控制器進行采樣,并存儲在累加器中,累加器的長度取決于采樣速率,一般為10到20位,輸入數(shù)據(jù)值的判別(該信號是“0”還是“1”)基于0和1數(shù)目的比較。
5 實際應用電路
CC900使用時只需要少量的外部元件,圖6所示為其在水表無線抄表系統(tǒng)中的實際應用電路,圖中L51和C51用于接收器的輸入阻抗匹配,L61用于發(fā)射器的直流隔離。PLL環(huán)路濾波器由C121~C123、R121~R123組成;VCO儲能元件由C91~C93、L91和變容二極管(VAR)組成;C10~C12、C210和C211為電源去耦電容,這些電容應盡可能地*近CC900的電源管腳。在筆者開發(fā)的水表無線抄表系統(tǒng)中,單片機選用的是AT89C2051,它是單睛機8031的簡化型,具有兩個并行I/O口(P1和P3)。
利用Chipcom公司為用戶提供的應用軟件SmartRF可根據(jù)應用時的工作頻率計算出圖6電路上的元件值;此外,SmartRF還可根據(jù)用戶使用CC900時的不同工作參數(shù)選擇生成CC900的全部8個16進制設置數(shù)據(jù),并可初始化時由單片機把設置數(shù)據(jù)傳送到CC900,以使其按用戶要求正常工作。
CC900的天線可以采用單極天線、螺旋天線和環(huán)形天線,最常用的是單極天線,其長度對應于電磁波長的四分之一(λ/4),簡單的天線可用一段導線來實現(xiàn),也可集成到PCB板上;如考慮尺寸和成本,比λ/4短的非諧振單極天線也可以使用,這種天線便宜,也可以集成到PCB板上。天線應盡可能緊密地連接到CC900芯片,如果天線遠離輸入腳,則應使其與發(fā)射饋線相匹配。


評論


相關推薦

技術專區(qū)

關閉