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認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：吉**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：貴州 上傳時(shí)間：2018-04-06 格式：PDF 頁(yè)數(shù)：87 大小：2.20MB 積分：0 舉報(bào) 版權(quán)申訴

摘要微電子技術(shù)、無線電技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字通信技術(shù)的緊密結(jié)合，逐步形成了無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。它的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的有線傳輸?shù)氖褂矛F(xiàn)狀，極大地減少了人們對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的依賴，省去了鋪設(shè)有線線路的麻煩，是無線通訊技術(shù)的個(gè)重要發(fā)展方向。本論文圍繞著無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)這個(gè)主題，進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究，并得出一些相應(yīng)的結(jié)論第一章首先闡述了通訊技術(shù)的發(fā)展概況，然后分析了國(guó)內(nèi)外無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)，得出采用高性能的超大規(guī)模集成電路、無線數(shù)字通信技術(shù)和糾錯(cuò)編碼技術(shù)是無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并由此得出本論文的研究意義和主要研究?jī)?nèi)容。第二章首先分析了無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的工作原理，然后給出了無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并提出相應(yīng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì)，從而最終實(shí)現(xiàn)了基于超大規(guī)模集成電路和數(shù)字通信技術(shù)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。第三章給出了無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，采用具有模塊化和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、易于實(shí)現(xiàn)的控制算法以及靈活的C語言編寫程序；并根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要和實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)出無線通信協(xié)議，提出了用OXFF和OX00作為數(shù)據(jù)頭，較好地解決了CCL000在收發(fā)時(shí)抗干擾的問題；根據(jù)劃分的功能模塊，給出了各子程序的程序框圖。第四章首先根據(jù)天線設(shè)計(jì)的相關(guān)理論以及電路原理知識(shí)，介紹了單極天線的各個(gè)電特性指標(biāo)和阻抗匹配設(shè)計(jì)，并得出單極天線傳播距離的計(jì)算公式；根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算得到無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的傳播距離，并通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實(shí)際傳播距離。第五章首先闡述了BSC信道模型和GBSC信道模型的理論；然后通過實(shí)驗(yàn)的方法建立了BSC和GBSC信道模型，經(jīng)分析得出GBSC信道模型與無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)信道的實(shí)際模型比較相符，為下一章糾錯(cuò)編碼提供了理論依據(jù)。第六章首先對(duì)第五章建立的GBSC信道模型進(jìn)行分析，得出適合無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的糾錯(cuò)編碼RS255，223循環(huán)碼；通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了RS255，223碼有較好的糾錯(cuò)性能，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。第七章對(duì)本論文所做的研究工作進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié)，并得出了一些結(jié)論；然后F分析了一些有待進(jìn)一步研究的內(nèi)容。關(guān)鍵詞無線數(shù)據(jù)傳輸射頻單極天線信道模型GBSC糾錯(cuò)編碼RS碼2ABSTRACTTIGHTLYCOMBINEDWITHTHEDEVELOPMENTOFTECHNOLOGIESOFMICROELECTRONICS，RADIOENGINEERINGANDDIGITALCOMMUNICATION，THETECHNOLOGYOFWIRELESSDATATRANSMISSIONCANEINTOBEINGCOMPARETOWIRETRANSMISSION，THEWIRELESSDATATRANSMISSIONHASMANYADVANTAGESWITHTHISTECHNOLOGY，THEDEPENDENCEONWIRENETISGREATLYDECREASEDANDPEOPLELEAVEOUTTHETROUBLEOFLAYINGOUTTHEWIRETECHNOLOGYOFWIRELESSDATATRANSMISSIONISONEOFTHEIMPORTANTDEVELOPMENTTENDENCIESOFWIRELESSCOMMUNICATIONTECHNOLOGYAROUNDTHETOPICOFWIRELESSDATATRANSMISSIONTECHNOLOGY，THEMAINCONTENTSOFTHISTHEMSWITHTHERELEVANTCONCLUSIONSAREASFOLLOWSINCHAPTER1，F(xiàn)IRSTLYTHEDEVELOPMENTOFCOMMUNICATIONTECHNOLOGYISDISCUSSED，THENTHESTATUSANDDEVELOPMENTTENDENCYOFWIRELESSDATATRANSMISSIONTECHNOLOGYATDOMESTICANDABROADISANALYZED，ANDCOMETOACONCLUSIONTHATUSINGVI。SITECHNOLOGYOFWIRELESSDIGITALCOMMUNICATIONANDTECHNOLOGYOFERRORCORRECTINGISTHEDEVELOPINGTENDENCYOFWIRELESSDATATRANSMISSIONTECHNOLOGY，ALSOTHESIGNIFICANCEANDTHECONTENTSOFTHETHESISAREPUTFORWARDINCHAPTER2，F(xiàn)IRSTIYTHEBASICPRINCIPLEOFTHESYSTEMOFWIRELESSDATATRANSMISSIONISANALYZEDTHENTHEHARDWAREDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFTHEFUNCTIONALMODULESAREDISCUSSEDINDETAILLASTLYTHEHARDWAREMETHODSOFANTIDISTURBANCEAREGIVEN，ANDENTIRELYFINISHEDTHEHARDWAREDESIGNOFTHESYSTEMOFWIRELESSDATATRANSMISSIONBASEDONVLSIANDTECHNOLOGYOFDIGITALCOMMUNICATIONSINCHAPTER3，THESOFTWAREDESIGNOFTHESYSTEMOFWIRELESSDATATRANSMISSIONISPROVIDED；THEPROGRAMISCODEDWITHTHECLANGUAGETHATHASMANYADVANTAGESSUCHASMODULARIZATION，STRUCTURIZATION，EASILYIMPLEMENTATIONTHECONTROLALGORITHMANDGOODFLEXIBI1ITYACCORDINGTOACTUALSYSTEMREQUIREMENTSANDEXPERIMENTS，THECOMMUNICATIONPROTOCOLIS3PROVIDED，USINGOXFFANDOX00ASTHEDATAHEADISAGOODSOLUTIONTOTHEDISTURBANEEOFCCL000INSENDINGANDRECEIVINGSIGNALSLASTLYTHEFLOWCHARTSOFFUNETIONALMODULESAREGIVEN，ANDENTIRELYFINISHEDTHESOFTWAREDESIGNOFTHESYSTEMOFWIRELESSDATATRANSMISSIONINCHAPTER4，ACCORDINGTOTHERELATIRETHEORYOFTHEANTENNAANDTHECIRCUITTHEORYTHEPARAMETERSOFELECTRICCHARACTERISTICANDTHEIMPEDANCEMATCHINGOFTHESINGLEANTENNAISINTRODUCED，ALSOTHEFORMULASOFTHESINGLEANTENNASCOMMUNICATIONRANGEAREGIYEN髓THTHEACTUALPARAMETERSOFSINGLEANTENNA，THECOMMUNICATIONDISTANCEOFTHESYSTEMOFWIRELESSDATATRANSMISSIONISCALCULATED，ANDWITHEXPERIMENTS，THEACTUALCOMMUNICATIONDISTANCEOFTHESYSTEMOFWIRELESSDATATRANSMISSIONISGIVENINCHAPTER5，F(xiàn)IRSTLYTHETHEORYOFTHEBSCANDGBSCCHANNELMODELSAREPRESENTEDTHENWITHEXPERIMENTS，THEBSCANDGBSCMODELSOFTHESYSTEMAREESTABLISHED。ANDCOMETOACONCLUSIONTHATGBSCMODELISMORESUITABLETODESCRIBETHESYSTEMSCHANNELMODELTHEESTABLISHEDGBSCMODELGIYESADESIGNPRINCIPLEOFERRORCORRECTINGSYSTEMINTHENEXTCHAPTERINCHAPTER6，F(xiàn)IRSTLYACCORDINGTOTHEANALYSISRESULTSOFTHEGBSCMODELESTABLISHEDINCHAPTER5，THEREEDSOLOMONCODEISSELECTEDTHEEXPERIMENTSPROVEDTHATTHEREEDSOLOMONCODEHASVERYHIGHPERFORMANCEOFERRORCORRECTINGANDTHEANTIDISTURBANCEPERFORMANCEOFTHESYSTEMISGREATLYIMPROVEDINCHAPTER7，ABRIEFSUMMARYONTHEFIVEMAINTOPICSINTHISTHESISISPROVIDED，ANDSOMECONCLUSIONSAREDRAWN；ALSOSOMERESEARCHESTHATNEEDTODOBYNEXTSTEPAREANALYZEDKEYWORDSWIRELESSDATATRANSMISSION，GBSC，ERRORCORRECTING，REEDSOLOMONRF，SINGLEANTENNA，CHANNELMODELCODE4第一章緒論II通訊技術(shù)的發(fā)展概述“S120世紀(jì)是通訊技術(shù)高速發(fā)展和成熟的時(shí)代，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，通訊技術(shù)經(jīng)歷了古代、近代、早期現(xiàn)代、現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展歷程，通訊技術(shù)已不僅僅是一種通訊方式，而更多的是已經(jīng)溶入人們生活當(dāng)中去的生活方式。隨者現(xiàn)代通訊技術(shù)的高速發(fā)展，整個(gè)世界乃至整個(gè)地球變得越來越小，它架構(gòu)起了人與人之閫相互聯(lián)系的橋梁，成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不可或缺的重要技術(shù)手段和環(huán)節(jié)，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)?！?說到通訊，其實(shí)要從人類起源的時(shí)候說起。那時(shí)人們還沒有語言，類人之間溝通全靠互相的吆喝，比如說A叫B就發(fā)出“篤蔦”的聲音，B叫A就發(fā)出“嚕?！钡穆曇?，久而久之長(zhǎng)此以往人類的語言就這樣的產(chǎn)生了。叫聲就成為了人類最早的數(shù)據(jù)通訊，而聲音的頻率與波長(zhǎng)就成為了最早的數(shù)據(jù)元。然后就是文字的產(chǎn)生，這時(shí)人們就能夠通過書信與遠(yuǎn)方的親朋好友聯(lián)系。當(dāng)然那時(shí)人們互相聯(lián)絡(luò)的方法不止這些。烽火臺(tái)的熊熊火焰，巖壁上的石刻都是通訊的方式。這也就說明，人類的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺，都能夠成為數(shù)據(jù)的接收體接收不同方式的數(shù)據(jù)。以上說的通訊都是19世紀(jì)以前的通訊技術(shù)。從19世紀(jì)才能夠說是現(xiàn)代通訊技術(shù)來臨的時(shí)代。1875年，貝爾在自己的試驗(yàn)室中首先實(shí)現(xiàn)了電話，當(dāng)時(shí)兩個(gè)人如果想在家通話那么首先就要求兩個(gè)人家里必須有一條直接相連的物理鏈路，俗話說就是兩個(gè)人家里必須有一個(gè)電話線相連，這樣即浪費(fèi)原材料又占據(jù)了大量的物理空間。1878年，有一個(gè)美國(guó)人想到在每個(gè)人家都建立一個(gè)中轉(zhuǎn)站，提供電話線的物理連接如圖11所示。A如果想與B通話就在接入點(diǎn)將兩家的電話線通過一個(gè)開關(guān)連接起來，這就是交換機(jī)的雛形。不久有人將所有的電話線開關(guān)集中，使用人工交換就成為這種交換機(jī)如圖12所示。我們看到許多的戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)錄片中使用的就是這種交換機(jī)。首先打電話的人先搖鈴，這時(shí)在交換臺(tái)表明電話線號(hào)碼的磁石后改為使用電燈閃亮就會(huì)掉下來，然后交換臺(tái)的小姐將接通來電了解用戶通話的對(duì)象，然后將兩家的電話線物理連通，這時(shí)再通知通話對(duì)象電話來了也就是電話鈴響。當(dāng)然這種方法有許多缺點(diǎn)，它速度慢、差錯(cuò)率高、容量小?，F(xiàn)代我們當(dāng)然早就不使用這種老舊的設(shè)備，1892年，在美國(guó)第一臺(tái)自動(dòng)交換交換機(jī)它可以在電信博物館看到的出現(xiàn)改變了這種需要人工處理的方法。1900年，還是在美國(guó)第一臺(tái)縱橫式交換機(jī)出現(xiàn)了，它比上一種交換機(jī)只多了兩個(gè)設(shè)備1記發(fā)器，2標(biāo)志器。1965年，美國(guó)貝爾公司生產(chǎn)出第一臺(tái)程控交換機(jī)，通過使用程控交換機(jī)的電話誤接率大大下降，通話質(zhì)量大大提高，多種通訊方式得以整合。到了1970年法國(guó)的一家公司提出了PCM脈沖編碼調(diào)制技術(shù)，電話線使用的效率得以再度提高。圈12人工交換機(jī)到了上個(gè)世紀(jì)九十年代，隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和光纖通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，由傳輸、交換、終端等硬件設(shè)備與網(wǎng)路結(jié)構(gòu)、編號(hào)計(jì)劃、信令方式、網(wǎng)路管理等軟件構(gòu)成的通信網(wǎng)，正在迅速向數(shù)字化、綜合化、智能化方向發(fā)展。INTERNET互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是基于此發(fā)展起來的，其主要是靠光纖進(jìn)行通訊。光纖通訊作為現(xiàn)代通訊技術(shù)的一種重要組成部分，在理論上是一種單向有線數(shù)據(jù)傳輸方式，在實(shí)際應(yīng)用中它給人的感受卻是雙向的。激光技術(shù)于1960年在美國(guó)被MAINAN發(fā)明的紅寶石激光器引領(lǐng)出來，六年后英籍華人高琨博士發(fā)明了二氧化硅石英玻璃激光器。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相比光纖技術(shù)具有以下七個(gè)特點(diǎn)叫R1傳輸?shù)念l帶寬2損耗低，中繼距離長(zhǎng)3抗電磁干擾4保密性強(qiáng)5資源豐富，節(jié)省有色金屬SO6線徑細(xì)，重量輕7容易均衡現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)己逐漸成為人們生活的必需品，各式各樣的網(wǎng)絡(luò)不論是電話網(wǎng)絡(luò)、電腦網(wǎng)絡(luò)，甚至是GSM、CDMA網(wǎng)絡(luò)，最終還是要靠光纖來連接，由于光纖傳輸?shù)念l寬是電纜傳輸?shù)臄?shù)百倍以上，且光纖通訊技術(shù)仍在不斷的突破當(dāng)中，未來光纖網(wǎng)絡(luò)仍具有相當(dāng)?shù)某砷L(zhǎng)性，因此有人說二十世紀(jì)是電的世紀(jì)，而二十一世紀(jì)則是光的世紀(jì)。12無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的概述當(dāng)今，隨著計(jì)算機(jī)的日益應(yīng)用發(fā)展，計(jì)算機(jī)組網(wǎng)已成為一種必不可少的發(fā)展趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)為有線方式傳輸數(shù)據(jù)。有線方式傳輸數(shù)據(jù)主要依靠電話線和數(shù)字光纖通信網(wǎng)。但是，由于目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)有線通信線路的依賴性過強(qiáng)，一旦發(fā)生突發(fā)事件，將會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。曾經(jīng)在日本發(fā)生的大地震造成有線通信線路嚴(yán)重?fù)p壞，使金融業(yè)務(wù)、通信業(yè)務(wù)癱瘓的慘痛教訓(xùn)，使我們感到研究無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的必要性。無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就是不用鋪設(shè)有線線路，在空中通過電磁波進(jìn)行高質(zhì)量、全方位信息傳遞的通信系統(tǒng)。利用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可以把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或外部設(shè)備簡(jiǎn)單而靈活地聯(lián)成局域網(wǎng)或者區(qū)域網(wǎng)。無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有著有線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)1受地理?xiàng)l件限制較少，省去了通信設(shè)備之間連線，特別是在不易接線或接線費(fèi)用較高區(qū)域如有歷史意義的建筑物、河流、山脈等障礙更具優(yōu)勢(shì)，甚至某些場(chǎng)合只能采用無線通信方式如民航飛機(jī)的導(dǎo)航。2設(shè)備的可移動(dòng)性、安裝的方便性、組網(wǎng)的靈活性等。93抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、安全性好。因而可廣泛地用于軍事、交通、地質(zhì)、金融等行業(yè)。13無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展和應(yīng)用“1最早應(yīng)用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜耸且獯罄笋R可尼，這要追溯到十九世紀(jì)后期，馬可尼發(fā)明無線電，這是無線通訊上一個(gè)偉大的發(fā)明，具有劃時(shí)代的歷史意義。1894年，即赫茲去世的那年，年僅20歲的馬可尼，在電氣雜志上讀到了赫茲的實(shí)驗(yàn)和洛奇的報(bào)告，從小就喜歡擺弄線圈、電鈴的他，便一頭鉆進(jìn)了電磁波的研究中。他想既然赫茲能在幾米外測(cè)出電磁波，那么只要有足夠靈敏的檢波器，就一定能在更遠(yuǎn)的地方測(cè)出電磁波。經(jīng)過多次的失敗，他終于在第二年的夏天取得了很大的進(jìn)步，他的助手在距離自己27公里的地方發(fā)送信號(hào)，馬可尼可以完整的接收到信號(hào)，這就是最早期的無線通訊。進(jìn)入二十世紀(jì)以后，以馬可尼、波波夫?yàn)槭椎囊淮笈鸁o線電領(lǐng)域的科學(xué)家不斷致力于無線電技術(shù)的研究，使導(dǎo)無線電技術(shù)逐漸成熟。到了70年代后，隨著大規(guī)模集成電路及專用微處理器的出現(xiàn)，無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅颂岣?。后來，隨著數(shù)字處理技術(shù)的快速發(fā)展，利用數(shù)字通信技術(shù)的抗干擾能力強(qiáng)、易于對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種處理等等的優(yōu)點(diǎn)，與此同時(shí)，模擬集成電路設(shè)計(jì)的迅速發(fā)展，各種高精度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DA的研制成功，使得無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、安全性日趨成熟。由于無線數(shù)據(jù)傳輸有著有線數(shù)據(jù)傳輸不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此它有著極其廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用在以下各領(lǐng)域當(dāng)中車輛監(jiān)控、無線遙控、遙測(cè)、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽、身份識(shí)別、非接觸RF智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無線232數(shù)據(jù)通信、無線485422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)鹊?。無線數(shù)據(jù)傳輸正在不斷地發(fā)展，其應(yīng)用已遍及工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。由于無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的種種優(yōu)點(diǎn)，因此其組建臨時(shí)局域網(wǎng)有著很大的優(yōu)勢(shì)，主要省去布線的麻煩，非常簡(jiǎn)便、靈活。無線組網(wǎng)方式主要分為兩種類型I點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線計(jì)算機(jī)網(wǎng)該種方式適用于較少單位相互聯(lián)接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交10換。兩點(diǎn)傳輸距離根據(jù)選取的MODEM芯片和電路的不同可長(zhǎng)可短。一般可達(dá)到幾百米到幾公里。兩點(diǎn)分別為主機(jī)或終端。2點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無線計(jì)算機(jī)網(wǎng)該種方式適用于某一地域內(nèi)較多單位相互聯(lián)接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，由網(wǎng)絡(luò)中心計(jì)算機(jī)主機(jī)與遠(yuǎn)地PC機(jī)群組成。時(shí)至今日，已經(jīng)出現(xiàn)了多種無線網(wǎng)紹接入技術(shù)，比如INFRARED紅外線、HOMERF家庭無線網(wǎng)、LAN一無線局域網(wǎng)8021LA，8021LB，8021LG、WAP、JETSEND1997年HP公司提出的計(jì)劃最高速率為4MBPS，支持TCPIP協(xié)議、HAVI家庭無線互連的通訊方法、HAPI微軟提出的、無線框架、WLAN、BLUETOOTH藍(lán)牙技術(shù)等等?！?14無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯口厔?shì)隨著數(shù)字通信技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展，把數(shù)字通信技術(shù)和高性能、高集成度的集成電路應(yīng)用到無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)中，使得無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的性能更加完善，可靠性更加高。它們都在推動(dòng)著無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1超大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展使無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的硬件電路的可靠性提高，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能提供了可能性。早期的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)大都采用分立元器件搭建起來的，功耗大，發(fā)熱、損耗嚴(yán)重，而且可靠性比較差；在超大規(guī)模集成電路飛速發(fā)展的今天，功能越來越強(qiáng)大、體積小而功耗越來越低的元器件層出不窮，為設(shè)計(jì)者帶來了更多的便利和選擇余地，設(shè)計(jì)者可以設(shè)計(jì)出功能更加強(qiáng)大，而且可靠性又高的硬件電路。2數(shù)字通信技術(shù)提高了無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的性能。N”“蝴數(shù)字通信技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，便于加密，易于集成化，易于對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種處理。70年代，由于大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，給數(shù)字通信技術(shù)實(shí)用化創(chuàng)造了有利的條件。信息理論中指出的在一定的信道條件下有效和可靠地傳輸信息的功能，已經(jīng)能在數(shù)字通信系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。首先，調(diào)制方式從傳統(tǒng)的模擬調(diào)制包括調(diào)幅AM、調(diào)頻FM和調(diào)相PM轉(zhuǎn)為數(shù)字調(diào)制包括幅值鍵控ASK，頻率鍵控FSK，相位鍵控PSK，發(fā)揮數(shù)字通信的11優(yōu)勢(shì)。ASK系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，但抗噪聲性能最差，F(xiàn)SK系統(tǒng)的頻率利用率和抗噪聲性能都不及PSK。其次，數(shù)字頻率合成技術(shù)的成熟和完善，采用DDS直接數(shù)字合成和PLL鎖相環(huán)回路頻率合成技術(shù)，使得合成的頻率穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。頻率合成的方法很多，大致可分為直接合成法和間接合成法兩種。直接合成法是通過倍頻器、分頻器、混頻器對(duì)頻率進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算，得到各種所需頻率。其優(yōu)點(diǎn)是頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短，并能產(chǎn)生任意小的頻率增量。但它也存在一些不可克服的缺點(diǎn)，例如，用這種方法合成的頻率范圍將受到限制，更重要的是由于大量的倍頻、混頻等電路，就要有不少的濾波電路，使合成器的設(shè)備十分復(fù)雜，而且輸出端的濾波、噪聲及寄生頻率難以抑制。而間接合成法就是利用鎖相環(huán)路的窄帶跟蹤特性來得到不同的頻率。數(shù)字鎖相環(huán)頻率合成器又分為直接式鎖相環(huán)頻率合成器和吞食脈沖式鎖相環(huán)頻率合成器。圖1_3所示是一個(gè)典型的直接式鎖相環(huán)頻率合成器的原理圖。它由參考振蕩源、參考分頻器、鎖相環(huán)三部分組成。3糾錯(cuò)編碼技術(shù)提高了無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的抗干擾能力?！搬斢捎谛盘?hào)傳播的開放性、發(fā)射接收地理環(huán)境的復(fù)雜惶與多樣性、發(fā)射源與目標(biāo)系統(tǒng)可能存在的相對(duì)移動(dòng)，通信信道受到外界許多信號(hào)的干擾，同時(shí)又由于無線通信自身的多徑衰落等因素，使得無線信道表現(xiàn)出很大的復(fù)雜性和隨機(jī)性，因此傳播的信號(hào)將產(chǎn)生空間、時(shí)間、頻率選擇性衰落等問題，故接收端在復(fù)原發(fā)送端的信息時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，這對(duì)無線的可靠通信造成了很大的麻煩。為了保證系統(tǒng)能可靠地工作，人們?cè)诓捎脽o線方式進(jìn)行信息傳輸時(shí)必須從技術(shù)和方法上付出更大的代價(jià)。12隨著糾錯(cuò)編碼理論的不斷完善和數(shù)字電路技術(shù)的飛速發(fā)展，采用糾錯(cuò)編碼理論對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸信道進(jìn)行信道編碼，提高通信信道的抗干擾能力，可以有效地保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。糾錯(cuò)編碼的基本實(shí)現(xiàn)方法是在發(fā)送端將被傳輸?shù)男畔⒏缴闲┍O(jiān)督碼元，這些多余的碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則相互關(guān)聯(lián)約柬。接收端按照既定的規(guī)則校驗(yàn)信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系，一旦傳輸發(fā)生差錯(cuò)，則信息碼元與監(jiān)督碼元的關(guān)系就受到破壞，從而接收端可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤乃至糾正錯(cuò)誤。利用信道編碼進(jìn)行差錯(cuò)控制的系統(tǒng)基本上有三種襝錯(cuò)重發(fā)ARQ、前向糾錯(cuò)FEC和混合糾錯(cuò)HEC。ARQ系統(tǒng)的基本思想就是利用檢錯(cuò)碼，在接收端一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出錯(cuò)，便反饋回去相應(yīng)的信號(hào)，要求重發(fā)，這種系統(tǒng)的效率低，實(shí)時(shí)性差。FEC系統(tǒng)的基本思想是利用糾錯(cuò)碼，在接收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，根據(jù)接收到的碼和編碼規(guī)則，自動(dòng)糾正傳輸中的錯(cuò)誤，這種系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性好，但是隨著糾錯(cuò)能力的提高，編譯碼設(shè)備相對(duì)復(fù)雜。HEC系統(tǒng)是結(jié)合前向糾錯(cuò)和ARQ系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在糾錯(cuò)能力范圍內(nèi)，自動(dòng)糾正錯(cuò)誤，超出糾錯(cuò)范圍則要求發(fā)送端重新發(fā)送，它是一種折衷的方案，實(shí)時(shí)性不是很好。綜合比較以上三種信道編碼方案，從系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、糾錯(cuò)的效率考慮，采用前向糾錯(cuò)碼進(jìn)行糾錯(cuò)編碼控制比較合適。綜上所述，在進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，首先，必須采用高性能的微控制器和射頻收發(fā)芯片等超大規(guī)模集成電路，以增強(qiáng)其控制性。其次，為了提高無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的抗干擾能力，適宜采用例如FSK數(shù)字調(diào)制和數(shù)字頻率合成技術(shù)等數(shù)字通信技術(shù)和FEC差錯(cuò)控制系統(tǒng)。15國(guó)內(nèi)外對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯繝顩r乜4。51由于無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合，特別是在無線通信方面有者特殊地位，世界很多國(guó)家都非常重視對(duì)它的研究和推廣應(yīng)用。80年代，基于模擬信號(hào)傳輸?shù)牡谝淮M通信系統(tǒng)誕生，并投放市場(chǎng)，以美國(guó)的枷PS高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)為代表，當(dāng)時(shí)，AMPS在全球的市場(chǎng)份額達(dá)到66，處于優(yōu)勢(shì)地位。模擬系統(tǒng)存在著頻譜利用率低、容量小、保密性差、難以提供非話業(yè)務(wù)、制式不統(tǒng)一等缺點(diǎn)。進(jìn)入90年代后，由于第二代數(shù)字通信系統(tǒng)在射頻調(diào)制、多址方式、語音編碼、13信道編碼和數(shù)字信號(hào)處理、控制信道、保密和確認(rèn)等方面都采用了數(shù)字技術(shù)，有效地克服了模擬系統(tǒng)存在的各種缺點(diǎn)，增加了系統(tǒng)容量，改良了信號(hào)品質(zhì)，提高了通信的保密性、安全性，增加了網(wǎng)絡(luò)中的智能性以適應(yīng)大量用戶的移動(dòng)性，而漸漸取代了模擬通信系統(tǒng)，以歐洲的GSM為代表，目前，大多數(shù)用戶用的都是GSM系統(tǒng)。246到了本世紀(jì)，第三代移動(dòng)通信技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，由于國(guó)際上目前尚無一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，因此，只能說還不成熟，相信在未來幾年內(nèi)，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)將取代第二代數(shù)字通信系統(tǒng)。與國(guó)外對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的研究應(yīng)用相比較，國(guó)內(nèi)則相對(duì)比較晚，技術(shù)也相對(duì)比較落后。起初研制的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，大都采用的是調(diào)頻等模擬無線通信技術(shù)，因此，抗干擾能力差、通信的可靠性差、安全性差，而且使用還需要進(jìn)行頻段申請(qǐng)。其后，出現(xiàn)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，倒是充分利用了無線數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但沒能把差錯(cuò)控制編碼技術(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)當(dāng)中，因此，系統(tǒng)的抗干擾能力還是不強(qiáng)。到了近幾年，我國(guó)的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)取得了十足的進(jìn)步，成功研制了非接觸RF智能卡、大型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)等等，最值得驕傲和期待的是，以中國(guó)的大唐公司為首，提出了TDSCDMA標(biāo)準(zhǔn)，在3G標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)奪戰(zhàn)中處于有利地位。16論文的研究意義和主要研究?jī)?nèi)容161論文的研究意義無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)和發(fā)展前景，但是縱觀國(guó)內(nèi)無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展，我們和國(guó)外的還存在很大的差距，目前國(guó)內(nèi)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在傳輸距離、傳輸可靠性、傳輸速率、抗干擾能力等方面仍存在很大的不足，很難保證在干擾嚴(yán)重的惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定可靠的工作，同時(shí)，也很難跟國(guó)外同類的產(chǎn)品迸行競(jìng)爭(zhēng)。因此，在認(rèn)識(shí)到自己的不足之后，要努力地趕上并超過他們，力求縮短同他們之間的差距，推動(dòng)中國(guó)的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)邁上一個(gè)新臺(tái)階。為了使我所設(shè)計(jì)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，及較遠(yuǎn)的傳輸14距離和較高的數(shù)據(jù)傳輸正確率，在我的研究中，采取以下措施在無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，我們采用高性能的微控制器、射頻收發(fā)芯片等超大規(guī)模集成電路。實(shí)現(xiàn)了FSK數(shù)字調(diào)制方式和PLL數(shù)字頻率合成技術(shù)等無線數(shù)字通信技術(shù)，提高了無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。在無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，我們選用FEC技術(shù)進(jìn)行糾錯(cuò)編碼控制。首先，通過實(shí)驗(yàn)建立無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺滥Ｐ?；然后，根?jù)建立的信道模型選用合適的糾錯(cuò)編碼算法實(shí)現(xiàn)FEC差錯(cuò)控制，從軟件的角度提高了無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的可靠性。隨著無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在軍事、工業(yè)、民用中的廣泛應(yīng)用，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將日趨完善，應(yīng)用范圍將越來越廣泛，以無線數(shù)據(jù)傳輸模塊為藍(lán)本，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需求，對(duì)其做出一些改動(dòng)，可以將其用作數(shù)據(jù)采集、信息反饋、1數(shù)據(jù)交換，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)必將成為未來的軍事、工業(yè)、民用領(lǐng)域中的重要組成部分。I62論文的主要研究?jī)?nèi)容本論文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究首先，根據(jù)無線數(shù)字通信的基本原理，結(jié)合微電子技術(shù)，進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。其次，設(shè)計(jì)了低成本的單端天線，并根據(jù)天線設(shè)計(jì)的原理，對(duì)單端天線進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和理論分析，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的有效傳輸距離。最后，通過實(shí)驗(yàn)的方法，建立了能夠反映無線數(shù)據(jù)通信的信道模型；再根據(jù)所建立的信道模型，選用合適的糾錯(cuò)編碼算法，并逶過實(shí)驗(yàn)對(duì)所選用的算法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。17本章小結(jié)首先，本章介紹了通信技術(shù)的發(fā)展情況。其次，對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、發(fā)展、應(yīng)用范圍進(jìn)行了詳細(xì)的說明。再次，闡述了無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，指出采用高性能的超大規(guī)模集成電路、無線數(shù)字通信技術(shù)和糾錯(cuò)編碼技術(shù)是無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。最后，在分析了國(guó)內(nèi)外無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的研究狀況后，并結(jié)合無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，得出了本論文的研究意義以及本論文的主要研究?jī)?nèi)容采用高性能的微控制器和射頻收發(fā)芯片等超大規(guī)模集成電路，采用例如FSK數(shù)字調(diào)制和PLL數(shù)字頻率合成技術(shù)等數(shù)字通信技術(shù)和FEC差錯(cuò)控制算法，以提高其抗干擾能力。第二章無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)21概述長(zhǎng)期以來，人們對(duì)有線通信線路的依賴性過強(qiáng)，因此，一旦發(fā)生突發(fā)的事件造成有線通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓，勢(shì)必給人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于工作環(huán)境的原因，比如，在高溫、污染嚴(yán)重、對(duì)人類有害的環(huán)境內(nèi)，要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通訊的話，顯然不適合采用常規(guī)的有線傳輸技術(shù)。無線電元件制造技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)取得了高速發(fā)展。高封閉的半導(dǎo)體晶片，將數(shù)千個(gè)晶體管的功能集中在一個(gè)幾平方厘米的元件板上，標(biāo)志著當(dāng)今無線電技術(shù)在不斷發(fā)展。SMD表面貼裝技術(shù)使電子元件組越來越小型化，并且與承載這些小型元件組的印制板直接焊接。由于工藝可靠性提高，所有重要的元件組都可集成在一個(gè)微型芯片上。這種無止境的發(fā)展，給無線傳輸技術(shù)帶來了更大的變化。因此，所有的這一切都在暗示著無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)發(fā)展的必然性，組建無線數(shù)據(jù)傳輸局域網(wǎng)的便利性。2。2無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的基本組成及工作原理無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的基本組成如圖21所示形圈怔困區(qū)丑圖2I中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都是相同的，接收方各節(jié)點(diǎn)按地址標(biāo)識(shí)進(jìn)行區(qū)分，根據(jù)實(shí)際需要，組網(wǎng)可大可小，我們可以用16位的二進(jìn)制數(shù)或者8位的二進(jìn)制數(shù)來表示地址標(biāo)識(shí)，相應(yīng)的LQ最大取值為65536或者256，這在一般的場(chǎng)合都是足夠的，如果還不夠的話，我們可以加長(zhǎng)地址標(biāo)識(shí)，直至滿足我們的要求。其中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的框圖如圖22所示圈22節(jié)點(diǎn)框圈圖22所示的接口可以做成各種接口，如232、485、USB等等。微控制器、RF收發(fā)芯片的選擇將在下面的內(nèi)容中詳細(xì)介紹。本論文所設(shè)計(jì)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的工作原理如下上位機(jī)一般是PC機(jī)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過串行口傳給微控制器，經(jīng)過編碼后，通過射頻芯片以無線電波的形式發(fā)射出去；接收方通過地址標(biāo)識(shí)來確定哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)該做出響應(yīng)，做出響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)接收下來，經(jīng)過解碼處理，將其中的錯(cuò)誤信息糾正過來，然后傳給下面的功能模塊，功能模塊可以是PC機(jī)、手持PBA設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器等等。同理，接收方可以將數(shù)據(jù)傳回給主發(fā)送方。各個(gè)從節(jié)點(diǎn)之間不能直接進(jìn)行通訊，需經(jīng)過主節(jié)點(diǎn)作為中繼，從而達(dá)到通訊的目的。以上所說的通訊方式主要是采用詢檢方式，這也正是本論文所研究的內(nèi)容。在這里，順便提一下此系統(tǒng)的用途，可以應(yīng)用在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集等方面。比如說，在一個(gè)工廠車間里，要臨時(shí)組建一個(gè)局域網(wǎng)，如果采用有線傳輸?shù)脑?，就要鋪設(shè)線路，在車間里布線可能是一件極其不方便的事情，而且成本高、耗時(shí)LR多，而如果采用此無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的話，其便利性就不必多說了。23無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)231微控制器的選擇無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的核心微控制器選用TI公司的MSP430F161L，該芯片主要有以下特點(diǎn)1低電源電壓范圍L。836V。2超低功耗。35種節(jié)電模式。4從等待方式喚醒時(shí)間6IS。516位RISC結(jié)構(gòu)，125NS指令周期。612位200KBPS的AD轉(zhuǎn)換器，自帶采樣保持。712位DA轉(zhuǎn)換器。8具有3個(gè)捕獲比較寄存器的16位定時(shí)器TIMER_A，TIMER8。9兩通道串行通信接口可用于異步或同步軟件選擇UARTSPI模式。10硬件乘法器1I多達(dá)48KB256BFLASHMEMORY和10EBRAM。12串行在系統(tǒng)編程。13安全熔絲的程序代碼保護(hù)。核心控制器選用MSP430F1611有很多優(yōu)點(diǎn)芯片內(nèi)部有AD轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)化了外部電路；通過芯片的雙工異步串行口UART，方便地與上位機(jī)或下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；MSP430F1611有5種節(jié)電模式，并且功耗很低，特別適合手持設(shè)備設(shè)計(jì)；芯片內(nèi)部是FLASHMEMORY，可以在線編程、燒寫程序；芯片內(nèi)部有足夠的存儲(chǔ)空間，因此無需外擴(kuò)ROM和RAM?！?232系統(tǒng)的供電電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的供電電路圖如圖23所示。圈23系統(tǒng)供電電路圈由于本系統(tǒng)中的微控制器、RF射頻芯片的工作電壓都是33V，因此，選用TI公司的DCDC轉(zhuǎn)換芯片TPS7333Q，該芯片的輸入電壓范圍為377V一10V，輸出電壓為33V。輸入端和輸出端各接一個(gè)O1PF并,LOPF的電容誕據(jù)TPS7333Q的DATASHEET建議，作為濾波電容。RESET管腳需上拉一個(gè)220K的電阻，接到微控制器的RESET管腳，起到復(fù)位作用。本系統(tǒng)采用5V的供電電壓作為輸入電壓，經(jīng)過TPS7333Q后，輸出穩(wěn)定的33V電壓。為了便于攜帶，做成手持設(shè)備，本系統(tǒng)可以采用電池供電，只要保證33V的輸出電壓即可。233接口電路設(shè)計(jì)接口電路設(shè)計(jì)主要是考慮與上下位機(jī)及功能模塊進(jìn)行通訊。本系統(tǒng)的接口電路只設(shè)計(jì)了與上位機(jī)PC機(jī)通訊的RS一2325行口。作為擴(kuò)展，也可以設(shè)計(jì)成RS485、USB等接口形式。由于微控制器的通用串行口傳輸?shù)氖荰TL電平的信號(hào)，而PC機(jī)的串行口傳輸?shù)氖荝S一232電平的信號(hào)，因此，必須實(shí)現(xiàn)TTL電平與RS一232電平之間的轉(zhuǎn)換。在20這里，選用了MXIM公司的MAX3221型芯片。該芯片的引腳說明如表21所示。衰2I姒黯22L引JL譴明管腳名稱動(dòng)能1【曼I使能稍低電平有效5IAJ電容正端6巳劃電容負(fù)端7V一電源負(fù)端8RNRS232電平信號(hào)的輸入端13TOUTRS一232電平信號(hào)的輸出端11TMTTLC0S電平信號(hào)的輸入端9R0UTTTLCOS電平信號(hào)的輸出端10F廟，“IDF有效信號(hào)檢涮輸出端16F19RU_強(qiáng)OFFI低電平共掉轉(zhuǎn)換器電源12FORCEON高電平使能自動(dòng)電路保持轉(zhuǎn)換器工作4幽壁L蜜魚端14GND接地端15VEE30V一55V的外部電源供電3V電源正端2FAI電容正端其具體外圍電路如圖24所示圈24M船船L外一電路21圖中所示的像D和RXD管腳分別接微控制器的串行發(fā)送口和串行接收口。234射頻收發(fā)模塊的硬件設(shè)計(jì)2341概述隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，高性能、集成度高RFIC射頻芯片層出不窮，它們的出現(xiàn)標(biāo)志著用分立元件常常還是些惱人的有源和無源元件來裝配RF連接的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束。目前，國(guó)外RF芯片有XEMIES的XEL20IA，NORDIC的NRF401，RFMD的RF2915，BLUECHIP的BCC418，CHIPCON的CC400、CCL000等。這些用IC做的RF收發(fā)芯片，功耗都很低，特別適合于手持設(shè)備的設(shè)計(jì)，同時(shí)它們工作的頻帶為不要申請(qǐng)的ISMINDUSTRIAL，SCIENTIFIEANDMEDICAL頻段工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)藥設(shè)備頻段，還不需要具體的專利特許，也幾乎沒有什么現(xiàn)存的規(guī)定。這些RF芯片為RF電路設(shè)計(jì)者帶來了很多方便，但是要從市場(chǎng)上這么多RF芯片中選出來合適的，還需要設(shè)計(jì)者分析設(shè)計(jì)目標(biāo)系統(tǒng)的功能、要求，然后對(duì)各個(gè)廠家提供的相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行比較分析，最終選用對(duì)設(shè)計(jì)者來說性價(jià)比最高的RF芯片。2342射頻RF芯片的選擇由于RF射頻無線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，如何在設(shè)計(jì)中選擇所需要的芯片是非常關(guān)鍵的，正確的選擇可以使設(shè)計(jì)少走彎路，降低成本，更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。選擇無線收發(fā)芯片時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)因素功耗、發(fā)射功率、接收靈敏度、收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量、芯片成本、傳輸距離、數(shù)據(jù)傳輸速率等等?，F(xiàn)在我們對(duì)目前常用的一些RF射頻無線收發(fā)芯片的些主要性能進(jìn)行比較，具體見表22。對(duì)于無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，我們以下幾點(diǎn)為選擇芯片應(yīng)主要考慮的方面“1功耗大多數(shù)無線收發(fā)芯片是應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品上的，因此功耗非常重要，應(yīng)該根22型號(hào)CCLON耶如1I哦915工作電壓幺31一361271F一5聊24V一5OV量大功事10DB皿十LO婦10DH量大遺率768KBPS20KBP896KBP8外圈教量約20個(gè)L階約50個(gè)所需天垅1根L根1根工作舞率300LO砌姚43跚Z3一1叫IIZ接收愛敏度LONLH105蕊瑪7D陸據(jù)實(shí)際需要選擇綜合功耗較小的芯片。CCL000的穩(wěn)定工作電壓在3OV左右，而且其電流損耗極低。2發(fā)射功率在同等條件下，為了保證有效而可靠的通信，應(yīng)該選用發(fā)射功率較高的產(chǎn)品。但是也應(yīng)該注意，有些產(chǎn)品號(hào)稱的發(fā)射功率雖然較高，但是由于外圍元件多，調(diào)試復(fù)雜，往往實(shí)際的發(fā)射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)稱值。CCL000的發(fā)射功率是可編程的，范圍在一20至LODBM之間，可以根據(jù)需要編程設(shè)定。3接收靈敏度接收靈敏度是芯片接收信號(hào)能力強(qiáng)弱的反映，在相同的發(fā)射功率和傳輸距離的條件下，接收靈敏度高可以保證芯片更容易接收到信號(hào)。從這一點(diǎn)看，CCL000的接收靈敏度最高，可以達(dá)到一109DBM。4收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量芯片外圍元件的數(shù)量直接決定產(chǎn)品的成本，應(yīng)該選擇外圍元件盡量少的收發(fā)芯片。有些芯片似乎比較便宜，可是外圍元件使用很多昂貴的元件如變?nèi)莨芤约奥暠頌V波器等，使成本反而加大。這些方面，CCL000做的比較好，外圍元件約20，而且不需要聲表濾波器、變?nèi)莨艿劝嘿F的元件，收發(fā)天線合一，成本較低。5數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)計(jì)者們?cè)谠O(shè)計(jì)無線通信產(chǎn)品時(shí)，總希望其速率越高越好，這樣可以使通信23效率提高。CCL000的數(shù)據(jù)傳輸率可以通過編程設(shè)定，范圍在06768KBPS之間，根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)定不同的速率。6收發(fā)芯片的封裝和管腳數(shù)較少的管腳以及較小的封裝，有利于減少PCB板的面積，降低成本，適合便攜式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，也有利于開發(fā)和生產(chǎn)。CCL000僅28個(gè)管腳，而且是TSSOP封裝，芯片的體積相當(dāng)小。從表22以及各種芯片上述六個(gè)主要方面內(nèi)容的比較后，經(jīng)過綜合考慮，C01000最符合我們的要求。2343CCL000芯片的特點(diǎn)、工作原理以及軟件設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵2343ICCL000芯片的特點(diǎn)CCL000是一個(gè)工作頻段在3001000舊Z之間真正單片UHF無線收發(fā)芯片，它采用FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，不需要外接RF開關(guān)和IF濾波，具有RSSI輸出功能，可以直接與MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其最高通信速率可達(dá)768KBPS；該芯片采用TPLL鎖相環(huán)回路頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗干擾能力；發(fā)射功率可編程設(shè)定，最大發(fā)射功率達(dá)LODBM；具有極高的接收靈敏度，一般可達(dá)一LOGDBM；其外圍元件非常少，可以采用多種頻率的晶振作為基準(zhǔn)頻率源，同時(shí)外接一個(gè)單端天線；CCL000具有待機(jī)模式，這樣可以更省電和高效。CCL000的工作電壓范圍可以從23V一36V，具有極低的電流損耗，250HZ步長(zhǎng)可編程頻率，能在無TCXO下對(duì)晶體溫度漂移進(jìn)行補(bǔ)償，適用于跳頻協(xié)議。它廣泛應(yīng)用于報(bào)警和安全系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，家庭自動(dòng)化控制，遙控裝置，車輛安全系統(tǒng)，工業(yè)控制，無線通信，電信終端等應(yīng)用領(lǐng)域。該芯片的引腳說明如表23所示。23432CCLOOO芯片的工作原理M1CCL000芯片的功能框圖如圖25所示。24工作原理如下CCL000有發(fā)射和接收兩種工作狀態(tài)。在接收模式下CCL000可看成是一個(gè)傳統(tǒng)的超外差接收器，射頻RF輸入信號(hào)經(jīng)低噪聲放大囂LNA放大后翻轉(zhuǎn)進(jìn)入混頻器MIXER，通過混頻器混頻產(chǎn)生中頻IF信號(hào)。在中頻處理階段IFSTAGE，該信號(hào)在送入解調(diào)器DEMOD之前被放大和濾波。可選的RSSI信號(hào)或IF信號(hào)也可通過混頻產(chǎn)生于管腳RSSIIF。解調(diào)后CCL000從管腳D10輸出解調(diào)數(shù)字信號(hào)，解調(diào)信號(hào)的同步性由芯片上的DCLK提供的時(shí)鐘信號(hào)完成。裹幺3CCL000蒼片引腳說明腳號(hào)名稱類型說明1A、，DD屯源A對(duì)模擬模塊混額器和。H頻提供電源3V2AGNI地A模擬模塊混額器和中擷接地3RFLNRF輸入來自天線的RF信號(hào)輸入4RFOURRF輸出RF信號(hào)輸出給天線5AVDD電源A對(duì)模掇模塊LNA和PA提供電源3V6AGND地A模擬模塊LNA和PA接地7AGND地A模擬模塊PA接地8AGND地A模擬模塊VCO和預(yù)分器接地9AVDD電源A對(duì)模擬模塊VCO和預(yù)分器提供電源3V10LI模擬輸入與外部VCO電感腳I豐H連ILL2梗擬輸入與外部VCO電感腳2棚連12CHPUOT模擬輸出充電電流輸出LOCK該管腳也可用于PLL鎖定時(shí)輸出高電II13RBTAS模擬輸出連接外闡預(yù)選偏置電陽(yáng)82KQ，J14AGND地A模擬模塊接地底扳15AVND電源A對(duì)模擬模塊供電3V營(yíng)通16AGND地A模擬模塊接地一般17XOSCQ2模擬輸出晶體第2腳18XOSCQ1模擬輸入晶體第L腳，或外部時(shí)鐘輸入19AGND地A模擬模塊接地保護(hù)20DGND地D數(shù)字模塊接地地層2LDVDD電源D塒數(shù)字模塊供電3V22DGND地CD數(shù)字模塊接地23DIO數(shù)宇信號(hào)數(shù)據(jù)輸入艨出。發(fā)送時(shí)輸入，接收時(shí)輸出輸入，蠹出24DCLK數(shù)字信號(hào)輸出接收和發(fā)送3扶態(tài)下傳輸時(shí)鐘信號(hào)25PCLK數(shù)字信號(hào)輸入三總線編程時(shí)鐘信號(hào)26PDAIA數(shù)字信號(hào)三總線編程數(shù)據(jù)，寫狀態(tài)下編襁數(shù)據(jù)輸入，輸八糯出讀狀態(tài)下編程數(shù)據(jù)輸出27TJLB數(shù)字信號(hào)輸入三總線編程地址鎖存使能211RSSLIF模擬輸出該管腳可用怍RSSI或107MHZIF輸出端到可選的外圍IF和解調(diào)器。若未使用，該管腳必須懸空。A；模擬，D4J字在發(fā)射模式下，壓控振蕩器VCO輸出信號(hào)直接送入功率放大器PA。射頻輸出是通過加在D10腳上的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制的，稱為頻移鍵控FSK。這種內(nèi)部TR切換電路使天線的連接和匹配設(shè)計(jì)更容易。頻率合成器產(chǎn)生的本振信號(hào)，在接收狀態(tài)下送入功放。頻率合成器是由晶振XOSC、鑒相器PD、充電脈沖CHARGEPUMP、VCO以及分頻器R和U構(gòu)成，外接的晶體必須與XOSC管腳相連，只有外圍電感需要與VCO相連。CCL000芯片含有三條串行數(shù)據(jù)線接口PDATA，PCLK，PALE，用于配置寄存器。RFL附RFC置幾L】L2C_L妒OTRT圈25CCLOOO芯R的功能框圈23433CCL000芯片軟件設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵M1DIODLEPDAT凡PCLRBISXOSC_Q2CCL000對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)合能通過編程配置出最佳性能，通過可編程配置寄存器可以改變以下主要參數(shù)1接收發(fā)送模式。2射頻輸出功率。3頻率合成主要參數(shù)射頻輸出頻率、FSK分頻、晶振參考頻率。4低電位高電位模式。5晶體振蕩開關(guān)模式。6傳輸率和數(shù)據(jù)格式NRZ、曼徹斯特碼或UART接口。7頻率合成鎖定指示模式。8可選的RSSI或外部IF。9窄帶系統(tǒng)的調(diào)制頻譜重整。凡使用CCL000的客戶，CHIPCON公司將提供WINDOWS界面下使用的SMARTRFSTUDIO軟件見圖26所示，它將根據(jù)用戶輸入的各項(xiàng)參數(shù)給出所有必需的CCL000配置信息。這些16進(jìn)制數(shù)作為CCL000的配置信息將被輸入到微控制器里，另外該軟件還肉用戶提供輸入輸出匹配電路和VCO電感所需的元件參數(shù)值。CCL000可通過簡(jiǎn)單的三串行接口PDATA、PCLK和PALE進(jìn)行編程，有3627個(gè)8位配置寄存器，每個(gè)由7位地址尋址，讀寫位初始化讀或?qū)懙牟僮鳌CL000一個(gè)完接的配箕要求發(fā)送29個(gè)數(shù)據(jù)幀，每個(gè)16位7個(gè)地址位，1個(gè)讀寫位和8個(gè)數(shù)據(jù)位。PCLK頻率決定了完全配置所需時(shí)間，在IOMHZPCLK頻率工作下，完成整個(gè)配置所需時(shí)間少于60工TS。在低電位模式下設(shè)置時(shí)僅需發(fā)射一個(gè)幀，所需時(shí)間少于2S。所有寄存器都可讀，在每次寫循環(huán)中，16位字節(jié)送入PDATA通道，每個(gè)數(shù)據(jù)幀中7個(gè)最重要的位A60是地址位，A6是MSB最高位，首先被發(fā)送，下個(gè)發(fā)送的位是讀寫位高電平寫，低電平讀，在傳輸?shù)刂泛妥x寫位期間，PALE編程地址鎖存使能必須保持低電平，接著傳輸8個(gè)數(shù)據(jù)位D7O。其寫、讀寄存器的時(shí)序圖如圖27和28所示。PCLKPDATAPALEKKK_TCHNT亂M一臺(tái)。TUOI；O叫卜一叫|一幾N幾R(shí)幾幾N一刪川C噩砭臣F礎(chǔ)魈蟄弼1，圈27CCL000寫寄存器的時(shí)序明一亂X幾NN幾幾NN廠幾幾NN幾幾N廠一PDATAPLE如圖27所示，PDATA在PCLK的下降沿有效。當(dāng)8位數(shù)據(jù)位中的最后一位D0裝入后，楚個(gè)數(shù)據(jù)字才被裝入內(nèi)部寄存器中。如圖28所示，微控制器通過相同的接口也能讀出配置寄存器，首先發(fā)送7位地址位，然后讀寫位設(shè)為低電平用來初始化讀回的數(shù)據(jù)，CCL000接著從尋址寄存器中返回?cái)?shù)據(jù)。此時(shí)，PDATA用作輸出口，在讀回?cái)?shù)據(jù)期間D7O，微控制器必須把它設(shè)成三態(tài)或者在管腳開路時(shí)設(shè)為高電平。CCL000內(nèi)部共有36個(gè)8位配置寄存器，如表24所示。衰24CCLD寄存器一覽衰地址字節(jié)名稱說明0011MAINMAIN寄存器啪HFREQ2A額率寄存器7A02HFREQIA頻率寄存器IA03HFREQ0A頻率寄存囂0A04HVXEQ2A頻率寄存囂2B05HFREQ_M黼帛寄存器1B06HRREQ0B攢攀寄存器0B07HFSEPL分頗寄存器109HFSEP0分頻寄存器009HCURRENT電流損耗控制寄存器0AHFRONIEND前端控制寄存器0BHPAPOW功放輸出功率控制寄存器OCBJLLPH控制寄存器ODHLOCKLOCK狀態(tài)寄存器并將怡號(hào)選擇到CBP_OU。RLOCK腳OEHEALVCO校準(zhǔn)控制和狀態(tài)寄存器O_FHMOD到M2調(diào)粼解調(diào)控制寄存穰210HMODEML調(diào)制解調(diào)控銅寄存器1L忡MOD臥調(diào)削解調(diào)控制寄存囂012HH“LTH接收時(shí)的匹配電容陣列控制寄存甓和發(fā)射時(shí)的阻抗