無線收發(fā)芯片資料

1、2. nrf401無線收發(fā)芯片 nrf401是nordic公司研制的單片uhf無線收發(fā)芯片，工作在433mhz ism（industrial, scientific and medical）頻段。它采用fsk調(diào)制解調(diào)技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，并采用pll頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好，發(fā)射功率最大可達(dá)10dbm，接收靈敏度最大為105dbm，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)20kbps，工作電壓在+35v之間。nrf401無線收發(fā)芯片所需外圍元件較少，并可直接接單片機(jī)串口。 nrf401芯片內(nèi)包含有發(fā)射功率放大器（pa）、低噪聲接收放大器（lna）、晶體振蕩器（osc）、鎖相環(huán)（pll）、壓控振蕩器（vco）、混頻器（

2、mixfr）、解調(diào)器（dem）等電路。在接收模式中，nrf401被配置成傳統(tǒng)的外差式接收機(jī)，所接收的射頻調(diào)制的數(shù)字信號被低噪聲效大器放大，經(jīng)混頻器變換成中頻，放大、濾波后進(jìn)入解調(diào)器，解調(diào)后變換成數(shù)字信號輸出（dout端）。在發(fā)射模式中，數(shù)字信號經(jīng)din端輸入，經(jīng)鎖相環(huán)和壓控振蕩器處理后進(jìn)入到發(fā)射功率放大器射頻輸出。由于采用了晶體振蕩和pll合成技木，頻率穩(wěn)定性極好；采用fsk調(diào)制和解調(diào)，抗干擾能力強(qiáng)。 nrf401的ant1和ant2引腳是接收時低噪聲接收放大器lna的輸入，以及發(fā)送時發(fā)射功率放大器pa的輸出。連接nrf401的天線可以以差分方式連接到nrf401，一個50omega;的單端天

3、線也可以通過一個差分轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡(luò)連接到nrf401。 圖1所示為使用單端天線的nrf401的電路圖，50omega;的單端天線通過差分轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡(luò)連接到nrf401的ant1和ant2引腳。 圖2所示為使用環(huán)形天線的nrf401的電路圖，整個環(huán)形天線可以做在pcb上，對比傳統(tǒng)的鞭狀天線或單端天線，不僅節(jié)省空間和生產(chǎn)成本，機(jī)構(gòu)上也更穩(wěn)固可靠。 nrf9e5是nordic vlsi公司于2004年2月5日推出的系統(tǒng)級rf芯片，其內(nèi)置nrf905 433/868/915mhz收發(fā)器、8051兼容微控制器和4輸入10位80ksps a/d轉(zhuǎn)換器，是真正的系統(tǒng)級芯片，如圖1所示。內(nèi)置nrf905收發(fā)器與

4、nrf905芯片的收發(fā)器一樣，可以工作于shockburst(自動處理前綴、地址和crc)方式。內(nèi)置電壓調(diào)整模塊，最大限度地抑制噪音，為系統(tǒng)提供1.93.6v的工作電壓，qfn5times;5mm封裝，載波檢測。nrf9e5符合美國通信委員會和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于nrf905功耗低，工作可靠，因此很適用于無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計。3. nrf903無線收發(fā)芯片 nrf903是nordic公司為433/868/915mhz ism頻段設(shè)計的單片uhf多段無線收發(fā)芯片，它采用優(yōu)化的gfsk調(diào)制解調(diào)技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，采用ddspll頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好，靈敏度高達(dá)104dbm，發(fā)射

5、功率可以調(diào)整，最大發(fā)射功率是+10dbm，可在155.6khz的有效帶寬下傳輸最高76.8kbps的數(shù)據(jù)。 nrf903的工作電壓范圍可以從2.73.3v，接收待機(jī)狀電流消耗為600mu;a，低功耗模式電流消耗僅為1mu;a，可滿足低功耗設(shè)備的要求。nrf903具有多個頻道（最多170個以上），特別滿足需要多信道工作的特殊場合，適合采用跳頻協(xié)議。 nrf903的天線接口設(shè)計為差分天線，以便于使用低成本的pcb天線，所有的參數(shù)包括工作頻率和發(fā)射功率都可以通過一個14位的配置寄存器用串行線（cs、cfg_clk和cfg_data）進(jìn)行設(shè)置。圖3所示為使用環(huán)形天線的nrf903的應(yīng)用電路圖。 nrf

6、903內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為發(fā)射電路、接收電路、模式和低功耗控制邏輯電路及串行接口幾個部分。發(fā)射電路含有：射頻功率放大器、鎖相環(huán)（pll）、壓控振蕩器（vco）、頻率合成器等電路?；鶞?zhǔn)振蕩器采用外接晶體振蕩器產(chǎn)生電路所需的基準(zhǔn)頻率。振蕩電路采用鎖相環(huán)（pll）方式，由在dds基礎(chǔ)上的頻率合成器、外接的無源回路濾波器和壓控振蕩器組成。壓控振蕩器由片內(nèi)的振蕩電路和外接的lc諧振回路組成。要發(fā)射的數(shù)據(jù)通過data端輸入。 接收電路包含有：低噪聲放大器、混頻器、中頻放大器、gfsk解調(diào)器、濾波器等電路。低噪聲放大器放大輸入的射頻信號；混頻器采用2級混頻結(jié)構(gòu)，第一級中頻10.7136mhz，第二級中頻345.6

7、khz。中頻放大器用來放大從混頻器來的輸出信號；中頻放大器的輸出信號經(jīng)中頻濾波器濾波后送入gfsk解調(diào)器解調(diào)，解調(diào)后的數(shù)字信號在data端出。 4. cc1000無線收發(fā)芯片 cc1000是chipcon公司推出的單片可編程rf收發(fā)芯片，它基于chipconrsquo;s smart rf技術(shù)，可工作在ism頻段（3001000mhz）。cc1000集成了射頻發(fā)射、射頻接收、pll合成、fsk調(diào)制解調(diào)、可編程控制等多種功能。 cc1000采用鎖相環(huán)技術(shù)，發(fā)射頻率是通過內(nèi)部的頻率合成器來配置的，可配置的范圍為3001000mhz，適合應(yīng)用跳頻協(xié)議，一般可配出10或20個頻點(diǎn)，該芯片靈敏度為109

8、dbm，并可自動校準(zhǔn)，可編程輸出功率為20dbm+10dbm，通信速率可達(dá)78.6kbps。 cc1000的主要工作參數(shù)可由一個串行接口編程設(shè)定，使用非常方便并且具有靈活性。cc1000芯片的外圍元件較少，且對精度要求不高，并提供三種編碼方式與微控制器接口。所以cc1000與一個微控制器和少數(shù)幾個外接元件便可組成一個完整的rf收發(fā)系統(tǒng)。 型號-頻段-功能-發(fā)射距離nrf401g/nrf402g-433mhz-發(fā)射接收-500-800米nrf403g-315/433mhz-發(fā)射接收-500-800米nrf905-433/868/915mhz-發(fā)射接收-500-1000米nrf9e5-433/86

9、8/915mhz-發(fā)射接收-500-1000米nrf2401/nrf2401ag/nrf24l01-2.4ghz-發(fā)射接收-10-20米nrf2402g-2.4ghz-發(fā)射-10-20米nrf24e1g-2.4ghz-發(fā)射接收-10-20米nrf24e2g-2.4ghz-發(fā)射-10-20米     摘 要：本文比較了nrf401、nrf903和cc1000三款無線收發(fā)芯片的特性，詳細(xì)介紹了它們的結(jié)構(gòu)原理、特性及應(yīng)用電路。      1.前言 目前許多應(yīng)用領(lǐng)域都采用無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這些領(lǐng)域涉及小型無線網(wǎng)絡(luò)、無

10、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)、無線遙控系統(tǒng)、無線標(biāo)簽身份識別、非接觸rf智能卡等。 由于無線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，無線收發(fā)芯片的選擇在設(shè)計中是至關(guān)重要的，正確的選擇可以減小開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，降低成本，更快地將產(chǎn)品推向市場。選擇無線收發(fā)芯片時應(yīng)考慮需要以下幾點(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、數(shù)據(jù)傳輸是否需要進(jìn)行曼徹斯特編碼等。 在本文中筆者就所了解的nrf短距數(shù)據(jù)通信芯片nrf401、nrf903和cc1000作一個對比描述，給出了它們的結(jié)構(gòu)原理、特性及應(yīng)用電路。      2. nrf4

11、01無線收發(fā)芯片 nrf401是nordic公司研制的單片uhf無線收發(fā)芯片，工作在433mhz ism（industrial, scientific and medical）頻段。它采用fsk調(diào)制解調(diào)技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，并采用pll頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好，發(fā)射功率最大可達(dá)10dbm，接收靈敏度最大為105dbm，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)20kbps，工作電壓在+35v之間。nrf401無線收發(fā)芯片所需外圍元件較少，并可直接單片機(jī)串口。 nrf401芯片內(nèi)包含有發(fā)射功率放大器（pa）、低噪聲接收放大器（lna）、晶體振蕩器（osc）、鎖相環(huán)（pll）、壓控振蕩器（vco）、混頻器（mixfr）、解

12、調(diào)器（dem）等電路。在接收模式中，nrf401被配置成傳統(tǒng)的外差式接收機(jī)，所接收的射頻調(diào)制的數(shù)字信號被低噪聲較大器放大，經(jīng)混頻器變換成中頻，放大、濾波后進(jìn)入解調(diào)器，解調(diào)后變換成數(shù)字信號輸出（dout端）。在發(fā)射模式中，數(shù)字信號經(jīng)din端輸入，經(jīng)鎖相環(huán)和壓控振蕩器處理后進(jìn)入到發(fā)射功率放大器射頻輸出。由于采用了晶體振蕩和pll合成技木，頻率穩(wěn)定性極好；采用fsk調(diào)制和解調(diào)，抗干擾能力強(qiáng)。 nrf401的ant1和ant2引腳是接收時低噪聲接收放大器lna的輸入，以及發(fā)送時發(fā)射功率放大器pa的輸出。連接nrf401的天線可以以差分方式連接到nrf401，一個50的單端天線也可以通過一個差分轉(zhuǎn)換匹配

13、網(wǎng)絡(luò)連接到nrf401。圖1所示為使用單端天線的nrf401的電路圖，50的單端天線通過差分轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡(luò)連接到nrf401的ant1和ant2引腳。      圖2所示為使用環(huán)形天線的nrf401的電路圖，整個環(huán)形天線可以做在pcb上，對比傳統(tǒng)的鞭狀天線或單端天線，不僅節(jié)省空間和生產(chǎn)成本，機(jī)構(gòu)上也更穩(wěn)固可靠。      3. nrf903無線收發(fā)芯片 nrf903是nordic公司為433/868/915mhz ism頻段設(shè)計的單片uhf多段無線收發(fā)芯片，它采用優(yōu)化的gfsk調(diào)制解調(diào)技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，采用ddsp

14、ll頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好，靈敏度高達(dá)104dbm，發(fā)射功率可以調(diào)整，最大發(fā)射功率是+10dbm，可在155.6khz的有效帶寬下傳輸最高76.8kbps的數(shù)據(jù)。 nrf903的工作電壓范圍可以從2.73.3v，接收待機(jī)狀電流消耗為600a，低功耗模式電流消耗僅為1a，可滿足低功耗設(shè)備的要求。nrf903具有多個頻道（最多170個以上），特別滿足需要多信道工作的特殊場合，適合采用跳頻協(xié)議。 nrf903的天線接口設(shè)計為差分天線，以便于使用低成本的pcb天線，所有的參數(shù)包括工作頻率和發(fā)射功率都可以通過一個14位的配置寄存器用串行線（cs、cfg_clk和cfg_data）進(jìn)行設(shè)置。圖3所示為

15、使用環(huán)形天線的nrf903的應(yīng)用電路圖。 nrf903內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為發(fā)射電路、接收電路、模式和低功耗控制邏輯電路及串行接口幾個部分。發(fā)射電路含有：射頻功率放大器、鎖相環(huán)（pll）、壓控振蕩器（vco）、頻率合成器等電路?；鶞?zhǔn)振蕩器采用外接晶體振蕩器產(chǎn)生電路所需的基準(zhǔn)頻率。振蕩電路采用鎖相環(huán)（pll）方式，由在dds基礎(chǔ)上的頻率合成器、外接的無源回路濾波器和壓控振蕩器組成。壓控振蕩器由片內(nèi)的振蕩電路和外接的lc諧振回路組成。要發(fā)射的數(shù)據(jù)通過data端輸入。 接收電路包含有：低噪聲放大器、混頻器、中頻放大器、gfsk解調(diào)器、濾波器等電路。低噪聲放大器放大輸入的射頻信號；混頻器采用2級混頻結(jié)構(gòu)，第一

16、級中頻10.7136mhz，第二級中頻345.6khz。中頻放大器用來放大從混頻器來的輸出信號；中頻放大器的輸出信號經(jīng)中頻濾波器濾波后送入gfsk解調(diào)器解調(diào)，解調(diào)后的數(shù)字信號在data端出。      4. cc1000無線收發(fā)芯片 cc1000是chipcon公司推出的單片可編程rf收發(fā)芯片，它基于chipcon's smart rf技術(shù)，可工作在ism頻段（3001000mhz）。cc1000集成了射頻發(fā)射、射頻接收、pll合成、fsk調(diào)制解調(diào)、可編程控制等多種功能。 cc1000采用鎖相環(huán)技術(shù)，發(fā)射頻率是通過內(nèi)部的頻率合成器來配置的，可配置

17、的范圍為3001000mhz，適合應(yīng)用跳頻協(xié)議，一般可配出10或20個頻點(diǎn)，該芯片靈敏度為109dbm，并可自動校準(zhǔn)，可編程輸出功率為20dbm+10dbm，通信速率可達(dá)78.6kbps。 cc1000的主要工作參數(shù)可由一個串行接口編程設(shè)定，使用非常方便并且具有靈活性。cc1000芯片的外圍元件較少，且對精度要求不高，并提供三種編碼方式與微控制器接口。所以cc1000與一個微控制器和少數(shù)幾個外接元件便可組成一個完整的rf收發(fā)系統(tǒng)。      圖4所示是cc1000的一個典型的應(yīng)用電路，調(diào)節(jié)元器件c1-c13 、l1-l3、r1的參數(shù)值可使cc1000工作

18、在不同工作頻率（3001000mhz）。 微控制器可以通過cc1000的串行接口（pdata、pale和pclk）對cc1000進(jìn)行設(shè)置，通過cc1000的dio完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。      5. 三款無線收發(fā)芯片性能比較 上述三款無線收發(fā)芯片nrf401、nrf903和cc1000在無線短距離數(shù)傳中得到的大量的應(yīng)用，這三款無線收發(fā)芯片的性能對比如表1所示。(fengminxing)1microchip全系列mcu單片機(jī)、dspic、電源管理、溫測及a/d等模擬器件（提供開發(fā)系統(tǒng)支持）2ti/chipcon雙向收發(fā)ic，全球首顆符合ieee802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的2.4ghz射頻收發(fā)芯片,ti/chipcon 通信射頻芯片（射頻ic/無線