DSSS收发器芯片组RFW320原理及应用.pdfVIP

2.4GHz DSSS 收发器芯片组RFW320 原理与应用 文章作者：南华大学黄智伟唐冬王彦 摘要：RFW302 芯片组由RFW24 、RFW488C 、RFW488R 三块芯片构成。该芯片 组符合美国联邦通信委员会（FCC ）（part 15.247 ）和欧洲电信标准协会（ETSI ） （300 328 ）的技术规范；工作频率为2.4GHz ，数据速率最高可达3.2Mb/s，输出 功率达+0dBm （峰值），接收灵敏度为-77dBm，室内有效距离约20m 。 关键词：射频无线收发器 RFW302 1 RFW320 芯片组简介 RFW302 芯片组是RFWaves 公司推出的一种半双工、采用直接序列扩频技术 （DSSS ）无线收发器芯片组，工作在2400～2483.5MHz 工业、科学和医学 （ISM ）频段。该收发器芯片组包含三块芯片，只需外接电感和电容等无源元件。 该芯片组符合美国联邦通信委员会（FCC ）（part 15.247 ）和欧洲电信标准协会 （ETSI ）（300 328 ）的技术规范。该芯片组适用于2.4GHz 的短程无线通信应用， 数据速率最高可达3.2Mb/s，其功耗较低，适于电池驱动。输出功率达+0dBm （峰 值），接收灵敏度为-77dBm，电源电压2.7～3.6V，电流消耗为43mA(3.2Mb/s)和 28µA （1Kb/s），待机电流6µA；室内有效距离约20m，3 线串行接口能与8 位微 控制器协同工作。 图1 RFW302 芯片组构成的无线收发器电路 电路中RFW24 芯片是系统的有源部分，具有定时、放大、开关、发射和接收的功 能。RFW488C 是一个4 脚SAW 相关器，在晶振的基础上实现。芯片是一个无源 的直接序列扩频器件，作为一个13 位BPSK 贝克码相关器（一个匹配滤波器）。 RFW488R 是一个单端口的SAW 谐振器，谐振频率为488MHz ，作为系统振荡器 源。由三块芯片组成的收发器模块包含：SAW 相关器、频率发生器、脉冲发生 器、RF 前端、低噪声块、峰值检测器、状态机等功能。 SAW 相关器是一个线性的无源3 端口器件，与带能滤波器和反相器连接。电流 SAW 相关器是一个匹配滤波器，与一个 13 位BPSK 调制贝克码相匹配。SAW 相 关器的3 个端口和外部无源部件匹配电阻为200Ω,中心工作频率为488MHz 。 在系统中，频率发生器电路是一个通用元件，是唯一在发射和接收模式下都处于 工作的部件，在待机模式下，为了降低功耗，处于不工作状态。频率发生器电路由 基于晶体振荡器的SAW 谐振器组成。谐振器的频率乘以4 可以得到需要的上变频 频率。电路从待机模式到稳定状态所需时间小于20µs 。 脉冲发生器产生一大约76ns 的IF 脉冲，此脉冲输入到SAW 相关器。状态机对相 关的模拟单元进行开关控制。输出级是一个非差分形式的功率放大器，在匹配状态 下能使最大的功率接收200Ω的SAW 输入端上。 RF 前端包含放大和上变频级，其输入端是488MHz 中频相关器的输出信号，其输 出是被放大到31dB 和上变频到2400MHz 的信号。第一级放大在IF，第二级放大 在RF 。混频器是个镜像抑制混频器，镜像抑制率大于35dB 。 低噪部件LNA 的输入来自天线，输出连到SAW 上。由于在天线和LNA1 间没有 RF 滤波器，需要很宽的动态发射/接收范围，高频端的特点是动态范围非常高。在 此部件后是SAW 相关器，功能是作为一个滤波器，抑制输出频带外信号和抑制频 带内的干扰。主要性能参数如下：增益为25dB ，负载（SAW 相关器）为200Ω， 输入IP1-18dBm，输入IP3-5dBm ；噪声值NF10dB ，镜像抑制大于35dB 。 峰值检测器位于SAW 相关器的下一级，功能是检测信号的包络，直接把中频IF 移到基带上。峰值检测器位于ASK 接收器的第一级。由于可能有一非常高的输入 信号范围，所以要求动态范围非常高。1 个“快速”峰值检测器和1 个“慢速”峰值检 测器并联使用，两者之间的区别是它们的输出带宽。“快速”峰值检测器的带宽是 10MHz；“慢速”峰值检测器的带宽由一外接的电容器决定，电容器连接在第13 引 脚端和系统的GND 之间。 状态机是芯片数字电路部分，主要完成定时、控制和数字流程等功能。①DATA I/O ：在发射模式下的高阻抗输入脚，在接收模式下的低阻抗输出脚。②Tx/Rx ：H （高电平）=Tx;L