引言

隨著當今電子、計算機技術的飛速發(fā)展，射頻技術作為一種無線網絡通訊手段，已經在越來越多的場合上使用，并且表現(xiàn)出其獨特的優(yōu)越性。它取代了傳統(tǒng)中錯綜復雜的電纜，使家庭或辦公場所的移動電話、便攜式電腦、打印機、復印機、鍵盤及其他設備實現(xiàn)了互聯(lián)互通，將人們從無數(shù)的連接電纜中解放出來，自由方便地構成自己的個人網絡。作為取代數(shù)據(jù)電纜的短距離無線通信技術，它將家庭或辦公室中的各種數(shù)據(jù)和語音設備聯(lián)成一個微微網，還可以進一步實現(xiàn)互聯(lián)，形成一個分布式網絡，從而在這些聯(lián)接設備之間實現(xiàn)快捷而方便的通信聯(lián)系，因此它在無線網絡系統(tǒng)中的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

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1 系統(tǒng)硬件組成與工作原理

射頻與數(shù)字基帶部分電路通過合適的方式連接起來就構成了所設計的無線射頻收發(fā)應用系統(tǒng)的硬件電路，總體電路如圖l所示。其中，帶有箭頭的表示接外加的電壓，以保證電路正常工作，其工作電壓為3 V。

1．1 系統(tǒng)主電路結構與原理

射頻部分電路主要是用TRF6900收發(fā)芯片和一些外圍元件設計成的射頻收發(fā)器。TRF6900是TexasInstruments公司推出的單片射頻收發(fā)器芯片，其內部集成了完整的發(fā)射電路和接收電路。它的工作頻率范圍為850～950 MHz，供電電壓范圍為2．2～3．6 V，射頻輸出功率高達+5 dBm，而待機模式時的電流消耗僅在O．5～5μA之間。TRF6900采用高吞吐率16 bRISC結構，其最快速率可達8 MIPS。另外，這種收發(fā)器還具有FM／FSK調制模式，并采用三線制串行接口，因而能很方便地與微控制器相連接，可用于ISM頻段內數(shù)據(jù)的雙向無線傳輸，能夠容易地對它的收發(fā)進行控制，因而基于它的應用也越來越普遍。

1．1．1 接收原理

從天線接收到的信號由LNA IN引入TRF6900，首先經過低噪音放大器。低噪音放大器提供13 dB的增益，它有正常和低增益兩種模式，當TRF6900接收的信號較強時，應該選擇低增益模式，這樣可以最大程度地減少信號的非線性失真。放大后的信號被送入混頻器，混頻器將信號變頻到中頻，再通過第一和第二級中頻放大。第一級中頻放大可獲得7 dB的增益，用以補償濾波器帶來的損耗；第二級中頻放大包括多個放大器，總共可獲得80 dB的增益。經過兩級放大后的信號，如果采用的是FM／FSK調制方式，就送入FM／FSK解調器，解調出的數(shù)據(jù)信號從DATA OUT引出。如果是頻移鍵控(ASK)或開關鍵控(OOK)，則送入接收信號強度指示器(RSSI)解調，解調后的基帶數(shù)據(jù)從RSSI OUT輸出。

1．1．2 發(fā)射工作原理

數(shù)字基帶信號從TX DATA引入TRF6900片內，經過直接數(shù)字頻率合成器(DDS)調制到中頻，再通過鎖相環(huán)(PLL)倍頻到射頻，最后通過功率放大器放大信號后，由PA OUT導出射頻信號，再通過天線發(fā)射出去。

1．1．3 串行控制接口工作原理

串行控制接口包括CLOCK，DATA，STOBE三部分，控制著TRF6900內部所有的寄存器，包括DDS參數(shù)設定寄存器和其他的控制寄存器。在CLOCK的每一個上升沿，DATA管腳的邏輯值送入24 b的移位寄存器，當STOBE電平被抬高時，設定的參數(shù)被送入選定的鎖存器。TRF6900有四個可編程的24 b控制字(A，B，C，D)?？刂谱諥和B分別控制DDS模式0和模式1狀態(tài)下輸出信號頻率?？刂谱諧負責鎖相環(huán)和DDS模式O的設定?？刂谱諨負責調制和DDS模式1的設定。

1．2數(shù)字基帶部分

數(shù)字基帶部分基于微型控制器MSP430F1121。通過它將外部的模擬信號轉換為適合TRF6900的數(shù)字信號，再配合軟件設計可以很方便地進行智能化轉換。數(shù)字基帶部分的硬件電路由RS 232和MSP430F1121組成，如圖1所示。

MSP430F112l微型控制器是一款超低功耗、高性能的16位精簡指令集MCU，主要由以下部分組成：基礎時鐘模塊，包括1個數(shù)控振蕩器(DCO)和1個晶體振蕩器；看門狗定時器Watchdog Timer，可用作通用定時器；帶有3個捕捉／比較寄存器的16位定時器Timer_A；2個具有中斷功能的8位并行端口：P1與P2；模擬比較器Comparator A。

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2 系統(tǒng)參數(shù)計算

2．1 鑒相器的參考頻率

鑒相器是PPL構成鎖相環(huán)中的單元模塊之一，其輸入的參考頻率是由DDS的輸出信號決定的。基于DSS技術的頻率合成器能很好地滿足各項指標性能，同時也使設計變得簡單。鑒相器輸出頻率的分辨率為：

式中：fpd是鑒相器的最小輸入頻率，也是DDS時鐘頻率fref的2°，即最低有效位的權值。TRF6900 DDS累加器有24位，fpd乘以預標值N(可選擇256或者512)，由它可得出最小頻率的步進值為：

累加器的輸入是24位的用戶串行數(shù)據(jù)(控制字)，時鐘基準信號作為累加器的工作時鐘信號，兩者決定頻率的分辨率；輸出是一串抽樣斜坡數(shù)字脈沖，空號頻率等于時鐘頻率。經過D／A轉換后得到模擬域的正弦信號fo_DSS，它代表基準相位，即作為鑒相器的基準輸入信號。DDS的最終性能主要取決于D／A轉換過程中的量化誤差以及濾波特性。
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2．2 晶振時鐘電路及頻率

2．2．1 時鐘電路的設計及參數(shù)計算
晶振采用并聯(lián)諧振的工作方式，如圖1中23～24腳外圍電路所示。電路總的相移為360°，其中反向器提供180°的相移，R7和C22提供90°的滯后相位，晶振和電容C1也帶來90°的相位滯后。并聯(lián)工作的晶振是作為電感用的。晶振接入電容補償相移以滿足振蕩條件。

偏振電阻R1用于設置反相器的偏置點，典型值是Vcc引腳值的二分之一。R1過小，將降低環(huán)路增益，破壞網絡反饋條件，典型值是1～5 MΩ?？梢杂^察23引腳的輸出頻率隨電壓的變化情況。如果晶振有過驅動，則增大電壓后，輸出頻率會下降，此時應該微調電阻R2(調高)。注意，R2應該足夠小，以確保振蕩器在小于最小工作電壓的情況下能夠起振。C1和晶振的旁路電容Co及反相器的輸入電容共同構成了晶振的輸入電容。要提供穩(wěn)定度，晶振的輸入電容典型值可選擇20～30 pF。