RF4CE射频遥控器的软硬件设计介绍

作者：时间：2012-05-31 来源：网络收藏

低中频接收器则是将RF信号降至适当的中频，以缓解上述直流偏移及闪烁噪声等问题。但是低中频接收器存在映像干扰的问题，因此低中频接收器需要映像抑制滤波器，此外信道选择滤波器必须采用带通滤波器(BPF)，这使得滤波器所需的Q值较高，也比较耗电。

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/154766.htm

　　与ODFM或PSK相比，FSK(或MSK)系统的最大优势是简单的解调器。简单的解调器也代表了较低功耗设计。FSK调制可用非同调解调。非同调解调器不需解调载波、不需要模拟数字转换器(ADC)，也不需ADC之前的线性放大器或自动增益放大器(AGC)，从而可大幅降低电路复杂度及功耗。但非同调解调的灵敏度比同调解调略差1.5dB，所以解调器的选择需依芯片接收灵敏度设计目标来取舍。

2.4GHz IEEE 802.15.4无线收发器实例

　　从上述综合考虑，以笙科电子的A7153为例讨论无线收发器设计实例。A7153提供了250kbps的展频数据传输速率、范围为-20至5dBm的可编程RF输出功率，以及超高接收灵敏度(-95dBm@PER1%)。硬件MAC提供128位AES加密和认证，以及SPI接口。这些接口使得对连接各种MCU变得非常方便。

　　A7153集成了RF IC所需的模拟电路，如VCO(良好的VCO曲线线性度提供双点差异积分调制器在高低温工作条件下的稳定性)、闭回路系统PLL、PA及匹配电路、RF开关、LNA及匹配电路)、Gilbert-cell混频器、映像抑制滤波器以及限幅器(limiter)。A7153的混频器与LNA设计成增益可调，用来提升整体接收器线性度表现。评断混频器设计好坏的指标为IIP3，IIP3数值越大，代表第三阶交互调制信号会干扰到欲接收信号的程度越低，也就是线性度较好。不幸的是，在射频电路设计中，增益与线性度经常要互做取舍。

　　在天线接口部分， A7153内建的PA及LNA的脚位型态(pin configuration)上采用单端输出入合并设计，可省去外部昂贵的平衡非平衡适配器(balun)。为达到更长的传输距离，笙科电子也提供CMOS工艺的集成型高功率PA(A7700，含LNA)。A7153整体电路均采用低电压设计、低电流驱动架构，以实现低消耗功率的目标。

　　A7153集成了晶体振荡器的负载电容及PLL滤波组件，大幅减少了外部被动元件。基频部分集成了许多功能，包含TX-FIFO与RX-FIFO、自动序码(preamble)添加、同步码及CRC检查码、展频码。此外，A7153内建的AES-128 硬件加速器，提供很容易实现符合Zigbee (IEEE 802.15.4)安全标准的CCM*模块，并支持载波侦测多重存取/碰撞避免(CSMA/CA)机制沟通方式，具有自动应答(Auto ACK)功能、信道能量侦测(ED)及连结质量指示(LQI)，大幅降低了MCU的负担及功耗。

Zigbee硬件设计原则

　　设计Zigbee射频模块需要用到许多微波电路知识，比如将PCB Trace等效为天线、传输线、阻抗匹配、信号反射、绝缘层材料选择、驻波处理、地面(Ground Plane)完整性等。这些因素均会影响RF模块性能表现及EMC。

　　RF PCB设计最基本的要求是把电源处理、地面完整性、RF走线、敏感电路和数字信号进行分区处理。因此，元器件布局是RF设计的关键。一般来说，最先处理的是RF路径及Xtal路径上的元器件布局。比如，两个电感布局不要平行靠在一起，因为这将形成互感，造成信号干扰，而是最好将两个电感放成直角排列，让互感减到最小。其次是提供RF IC最需要的干净电源。电源一定要滤波，电源去耦元件要尽可能靠近IC引脚并接地，并同时考虑PA启动瞬间，瞬时大电流需求的电源问题。另外，电源走线要越短越好，并远离RF信号线或Xtal等干扰源。(电源问题常常造成异常的RF效能与EMC问题)。