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3線總線收發(fā)器XE1201

作者: 時間:2009-10-13 來源:網(wǎng)絡 收藏
1 概述

  是由MICS公司生產(chǎn)的RF收發(fā)IC,它將無線傳輸技術的發(fā)射與接收功能集成在單一芯片上,同時集成了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、FSK調制以及高速率、超低功耗等功能。可工作在433MHzISM頻帶和390~470MHz頻帶,其數(shù)據(jù)傳輸速率可達64kbit/s。另外,XE還采用了連續(xù)相位的2級頻移鍵控(CPFSK)方式。
XE1201的接收部分除了具有濾波通道和接收所用的解調器外,還集成有低噪聲放大器(LNA)和下變頻器,它采用直接變頻方式,其微控制器接口可直接對數(shù)據(jù)流進行處理,并可產(chǎn)生同步數(shù)據(jù)時鐘(CLKD)。
XE1201的發(fā)射部分可完成從數(shù)據(jù)流到天線的傳送,并提供了一個完整的通道,該部分帶有一個可對頻偏進行編程的直接上變頻器,并可對其RF輸出功率進行控制。
XE1201的最主要特點是其帶有3線總線接口,并可通過該3線總線以及外部引腳來設置傳輸狀態(tài),僅需極少的外部元件(無線匹配網(wǎng)絡、振蕩電路、SAW振蕩器)即可完成接收和發(fā)射雙重功能。
XE1201的主要技術數(shù)據(jù)如下:
●電源電壓:2.4V;
●RF敏感度:109dBm;
●數(shù)據(jù)傳輸速率:64kbit/s;
●發(fā)射功率:-5dBm;
●待機電流:<1μA;
●接收電流:6mA;

●發(fā)射電流:-5dBm時為8mA;-20dBm時為5mA。
●響應時間:<1s;
●頻率偏離:125kHz。

2 工作原理

  XE1201的原理框圖如圖1所示,各引腳功能描述如表1所列。由圖1可以看出,XE1201主要由接收、發(fā)射、本振及3線總線接口四部分組成。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/188573.htm


2
.1 接收
  XE1201型3線中的接收部分由低噪聲放大器(LNA)、下變頻器、自激消除模塊、基帶濾波器以及位同步器等部分組成。其中LNA提供的低噪增益可通過外部電路(分立元件)進行調節(jié),該外部電路由輸出LC振蕩電路和RF輸入LC匹配網(wǎng)絡組成;下變頻器具有90°相移電路和2個合成器及其各通道(I/O),可用于完成零中頻接收器的直接下變頻;自激消除模塊則用來對DC和低頻輸出信號進行50dB衰減,以避免本振上的自激振蕩;基帶濾波器由2個級聯(lián)的Sallen&key低通濾波器組成,每級有10dB的增益,可實現(xiàn)具有30kHz關斷頻率的4級Butterworth低通濾波,其AC耦合(截止頻率為64kHz)可以避免偏移量的增加,并可衰減1/f的噪聲;而位同步器是一個可被ALU控制的數(shù)字PLL,它為系統(tǒng)提供同步數(shù)據(jù)時鐘。為了提高其性能,可根據(jù)所需的數(shù)據(jù)速率來通過3線總線對位同步器進行編程設計。

2.2 發(fā)射
  XE1201的發(fā)射部分由DDS調制器、單邊帶上變頻器及功率放大器組成。它可直接通過數(shù)字合成器(DDS)來實現(xiàn),由于XE1201的FSK頻偏相當精確,并可通過3線總線進行調節(jié),因此,I和Q基帶可在抗干擾濾波器后直接上變頻到UHF頻段。
DDS調制器由數(shù)字和模擬兩個模塊構成。在數(shù)字模塊中,其內部時鐘設在2MHz,并由DDS將數(shù)據(jù)位流轉換成正、余弦信號。當相位累加器為7位時,其頻偏最小的步進頻率(每位)為3.9kHz,頻偏差(FSK)的可編程調節(jié)范圍為0~127(7位)。因此,理論上它的范圍為295kHz。開機時,頻偏值為32(125kHz)。當Data為0時,f=fLo-fdev;Data為1時,則有f=flo+fdev。如圖2所示。另外,也可對解調器的頻率偏移進行調節(jié)以使其滿足fdev=3906.25?n(Hz),其中n為無符號的7位字的十進制值,在數(shù)字模塊中,fdev必須滿足Filter BW>fdev>Data。而DDS模塊中的模擬模塊(DDSA)的任務是將正、余弦信號從DDS轉換成模擬的I和Q信號,該轉換通常由2個8位DAC來完成。


單邊帶上變頻器可用于完成從基帶FSK信號到UHF頻率的頻率轉換。功放則可為天線發(fā)射RF信號提供驅動,但它并不能直接驅動天線,而需要有外部匹配網(wǎng)絡。應當指出,該功放的輸出功率也是可編程的(4級)。
2.3 本振
  本振電路是以一個標準的SAW振蕩器為基準,這個SAW振蕩器可提供最快的開關時間,同時也可改變低功率UHF振蕩器的頻率。對于433MHz的ISM頻帶來說,SAW可在433.92MHz頻率上產(chǎn)生諧振,其時鐘產(chǎn)生信號可驅動一個90°的相移器,而這個相移應連到單邊帶上變頻器。
2.4 3 線接口及內部寄存器
  XE1201最主要的特點是可通過3線總線接口來對FSK頻偏、時鐘使能、RF輸出功率和數(shù)據(jù)速率及其它輔助功能等進行設計編程。并可通過此接口和相關引腳來設置其接收、發(fā)射和待機狀態(tài)。
3線總線接口電路由3個內部寄存器(A、B、C)組成,它可在SC的上升沿采集數(shù)據(jù)位。其內部電路通過對SC的上升沿進行計數(shù)來檢測輸入數(shù)據(jù)的有效性,如果在SC上檢測到的邊沿數(shù)為16個,則數(shù)據(jù)將從輸入移位寄存器轉移到相應的寄存器中,圖3所示為該寄存器的排列操作時序。其控制命令字的格式如下:

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