基于TH71101的FSK/ASK數(shù)字接收電路設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞：無(wú)線接收 FSK ASK 頻率合成器 TH71101

1 概述

TH71101是雙超外差式結(jié)構(gòu)的無(wú)線電接收芯片，工作在300～450MHz ISM頻段，能與TH7107等芯片配套，實(shí)現(xiàn)ISM頻段無(wú)線模擬和數(shù)字信號(hào)傳輸；內(nèi)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(shù)字FSK/FM/ASK信號(hào)。FSK數(shù)據(jù)速率可達(dá)40kb/s，ASK數(shù)據(jù)速率達(dá)80kb/s，F(xiàn)M帶寬15kHz；靈敏度111dBm。電源電壓2.5～5.5V,工作電流8.2mA，待機(jī)電流100nA。適用于ISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)）頻率范圍內(nèi)的各種應(yīng)用，如數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)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

3 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理

TH71101內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。芯片內(nèi)包含低噪聲放大器（LNA）、兩級(jí)混頻器（MIX1、MIX2）、鎖相環(huán)合成器（PLL Synthesizer）、基準(zhǔn)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(hào)的共發(fā)、共基放大器?；祛l器1（MIX1）將射頻信號(hào)下變頻到中頻1（IF1），混頻器2（MIX2）將中頻信號(hào)1下變頻到中斷信號(hào)2（IF2），中頻放大器（IFA）放大中頻信號(hào)2和限幅中頻信號(hào)并產(chǎn)生RSSI信號(hào)。相位重合解調(diào)器和混頻器3解調(diào)中頻信號(hào)。運(yùn)算放大器（OA）進(jìn)行數(shù)據(jù)限幅、濾波和ASK檢測(cè)。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(zhǔn)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(jí)和第2級(jí)本振信號(hào)LO1和LO2。

圖2 FSK接收電路圖

使用TH71101接收器芯片可以組成不同的電路結(jié)構(gòu)，以滿足不同的需求。對(duì)于FSK/FM接收，在相位重合解調(diào)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(duì)于ASK結(jié)構(gòu)，RSSI信號(hào)饋送到ASK檢波器，ASK檢波器由OA組成。

圖3 ASK接收電路

TH71101采用兩級(jí)下變頻。MIX1和MIX2由芯片內(nèi)部的本振信號(hào)LO1和LO2驅(qū)動(dòng)，與射頻前端濾波器共同實(shí)現(xiàn)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(zhǔn)頻率fREF、本振頻率fL0、中頻fIF與FRF鏡像抑制關(guān)系

表3 在fIF=10.7MHz時(shí)，基準(zhǔn)頻率fREF、本振頻率fL0與fRF鏡像抑制的關(guān)系

4 應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

基于TH71101的FSK和ASK應(yīng)用電路如圖2、3所示。TH71101與單片機(jī)的接口電路如圖4所示。

ENRX=“0”時(shí)，接收模塊進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，ENRX=“1”時(shí)，接收模塊進(jìn)入接收狀態(tài)。TH71101解調(diào)輸出數(shù)據(jù)經(jīng)RXD進(jìn)入單片機(jī)，數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)速率由用戶根據(jù)需要確定。應(yīng)注意的是：FSK數(shù)據(jù)速率不能超過(guò)40kb/s，ASK數(shù)據(jù)速率不能超過(guò)80kb/s。