RF2903的原理及在擴(kuò)頻通信中的應(yīng)用
出處:kcl123 發(fā)布于:2007-04-28 11:59:50
摘要:RF2903是RF公司生產(chǎn)的高性能、高集成度超低價(jià)專用擴(kuò)頻接收芯片,它具有工作頻段寬、工作電壓低、配置靈活、適用范圍廣等特點(diǎn),非常適合應(yīng)用在DS-SS和FH-SS無線通信產(chǎn)品的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。文中介紹了RF2903的主要特點(diǎn)和引腳功能,并對(duì)其在直接序列擴(kuò)頻中的正交解調(diào)以及在跳頻通信系統(tǒng)中的FSK解調(diào)應(yīng)用進(jìn)行了分析,同時(shí)給出了相應(yīng)的應(yīng)用電路。
關(guān)鍵詞:接收器;擴(kuò)頻通信;跳頻;QPSK/FSK;RF2903
RF2903是RF公司的一款高性能擴(kuò)頻接收芯片,它由射頻前端的預(yù)放與混頻、中頻可變?cè)鲆婵刂坪徒庹{(diào)功能三部分組成。對(duì)于200MHz以下的中頻信號(hào),其增益可以達(dá)到90dB,該增益可由一個(gè)模擬電壓來實(shí)現(xiàn)。RF2903內(nèi)含一個(gè)接收信號(hào)強(qiáng)度指示電路,可進(jìn)行能量電平檢測(cè),由于RF2903內(nèi)有兩個(gè)對(duì)稱的混頻器,因而對(duì)正交解調(diào)十分有利。當(dāng)然,它也可以用作FM/FSK和AM解調(diào),但在用作 AM檢測(cè)時(shí),需要一個(gè)外部檢測(cè)電路。
RF2903擴(kuò)頻接收芯片可廣泛用于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)、雙模式的模/數(shù)接收機(jī)、POS終端、手持式通信系統(tǒng)以及2.4GHz 的ISM寬帶接收機(jī)等系統(tǒng)中。
1?。遥疲玻梗埃车闹饕攸c(diǎn)和功能
RF2903的主要特點(diǎn)如下:
●可在3~6V的電壓下工作;
●具有FM、PM和正交解調(diào)功能;
●帶有線性模擬增益控制以及RSSI強(qiáng)度指示功能;
●中頻范圍為10~200MHz,射頻范圍為150~1000MHz;
●正常工作溫度范圍為:-40~+85℃;
●轉(zhuǎn)換增益可達(dá)94dB以上;
●封裝形式為SSOP-24。
2 引腳功能和內(nèi)部電路原理
RF2903的內(nèi)部原理圖及引腳排列如所示,表1所列是RF2903的各引腳功能。由可以看出,RF2903的射頻前端有三個(gè)射頻放大器及下變頻器,同時(shí)包含有三個(gè)具有線性增益控制和接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)功能的單元電路,此外,RF2903內(nèi)部還具有一個(gè)正交解調(diào)器。
表1 RF2903的引腳功能
| 管腳序號(hào) | 管腳定義 | 功 能 描 述 |
| 1 | ILO | I通道解調(diào)混頻器LO輸入 |
| 2 | QLO | Q通道解調(diào)混頻器LO輸入 |
| 3 | VCC5 | I、Q兩通道解調(diào)混頻器的電源 |
| 4 | VCC4 | IF3放大器的電源 |
| 5 | IF3 | IF2輸出/IF3輸入 |
| 6、7 | GND | 接地端 |
| 8 | IF2 | IF1輸出/IF2輸入 |
| 9 | VCC3 | IF2放大器的電源 |
| 10 | VCC2 | IF1放大器的電源 |
| 11、12 | IF IN-、IF IN+ | IF1放大器的差分輸入 |
| 13、14 | MIXOUT+、MIXOUT- | RF混頻器輸出 |
| 15、16 | LO+、LO- | RF混頻器的差分輸入 |
| 17 | B | RF輸入腳 |
| 18 | E | RF三極管的發(fā)射極 |
| 19 | GND | 接地端 |
| 20 | BG OUT | 帶隙參考電壓輸出 |
| 21 | GC | 模擬增益控制腳 |
| 22 | RSSI | 接受信號(hào)強(qiáng)度指示 |
| 23 | Q OUT | Q通道解調(diào)混頻器基帶輸出 |
| 24 | I OUT | I通道解調(diào)混頻器基帶輸出 |
2.1 射頻前端的射頻放大和下變頻
RF2903射頻前端的射頻放大和下變頻采用差分輸入形式,它們均具有低噪放大功能。如果不采用差分輸入形式,可將其中一個(gè)輸入端懸空或者將其連到電源Vcc。為了使系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有靈活性,射頻前端可以采用不同的設(shè)計(jì)方式。為了確保RF2903在它的接收靈敏度范圍內(nèi)能夠可靠地接收到信號(hào),LNA和混頻器應(yīng)調(diào)至它們的增益和噪聲系數(shù),這可以利用它的外圍三極管加上電感和電容來實(shí)現(xiàn)。為了提高系統(tǒng)的靈敏度,可以外加低噪聲放大器(LNA),這樣,同時(shí)也可以提高整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。
2.2 帶線性增益控制和RSSI的中頻放大器
RF2903的中頻部分由三組相同的帶線性增益控制和RSSI的中頻放大器組成。當(dāng)RF2903應(yīng)用于線性系統(tǒng)(比如直接序列擴(kuò)頻接收機(jī)中)時(shí),增益控制將使信號(hào)電平保持在一定的水平。而當(dāng)它應(yīng)用在非線性系統(tǒng)(比如FM或跳頻接收機(jī)中)時(shí),其增益可以一直保持狀態(tài)。
2.3 增益控制
對(duì)RF2903增益的控制可以通過調(diào)節(jié)一對(duì)差分放大器,而讓另一對(duì)放大器不工作來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橹蓄l放大器的兩對(duì)差分輸入對(duì)是相互導(dǎo)通的,也就是說,當(dāng)流向一對(duì)的電流較大時(shí),流向另一對(duì)的電流則較小。
2.4 接收信號(hào)強(qiáng)度指示
通過RSSI可以知道接收信號(hào)的強(qiáng)度,它隨控制增益的變化而變化。這樣,在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就可以利用RSSI來設(shè)計(jì)一個(gè)反饋環(huán)路,以便保持輸出信號(hào)的穩(wěn)定。
2.5 正交解調(diào)器
RF2903的正交解調(diào)器由兩個(gè)混頻器構(gòu)成,并可由中頻放大器的輸出來差分驅(qū)動(dòng)。必須注意的是,它的輸入信號(hào)必須具有90°的相差,這可以通過所示的簡(jiǎn)單相移電路來實(shí)現(xiàn)。由于LO輸入是直接與輸入三極管的基極相連的,因此需要一個(gè)外部上拉電阻?;祛l器輸出可由下的發(fā)射極緩沖,這樣,它可以直接驅(qū)動(dòng)低阻濾波器。芯片自帶的帶隙參考電壓輸出可用來校正電路,在這個(gè)過程中,片子對(duì)溫度和電源的變化不敏感,所以它在2.7V到5.5V的供電電源條件下都可以正常工作。
3?。遥疲玻梗埃吃跀U(kuò)頻通信中的應(yīng)用
目前在擴(kuò)頻通信中采用的調(diào)制解調(diào)方式主要是正交調(diào)制解調(diào),所示是RF2903在擴(kuò)頻系統(tǒng)接收機(jī)中的正交解調(diào)應(yīng)用電路。值得注意的是混頻器輸出和中頻輸入引腳,因?yàn)椴捎玫氖菃味藶V波器,所以沒有必要利用平衡濾波器的輸出和平衡中頻部分的輸入,而只利用一個(gè)輸入和一個(gè)輸出即可。圖中把14腳作為混頻器的輸出,11腳作為中頻輸入。當(dāng)然也可以利用13腳和12腳。由于在混頻器的輸出端和中頻輸入端有一個(gè)濾波器,所以當(dāng)要求高度隔離時(shí),推薦用11腳和14腳,而不采用12腳和13腳。經(jīng)過測(cè)試,在900MHz時(shí),RF2903的接收靈敏度可達(dá)-100dBm。
眾所周知,跳頻系統(tǒng)中主要采用FSK調(diào)制和解調(diào)方式,所示是RF2903在跳頻通信系統(tǒng)接收機(jī)中的FSK解調(diào)應(yīng)用電路。由圖可見,它的外圍電路與它在正交解調(diào)應(yīng)用中的外圍電路差不多,只是在信號(hào)輸入端有一些改變。當(dāng)RF2903用于FSK解調(diào)時(shí),它的增益控制可以調(diào)節(jié)到,因?yàn)樵谶@種情況下,中頻放大并不需要其滿足線性條件。需要說明的是,如果不利用RF2903的解調(diào)功能,而是在 LO輸入端加一個(gè)直流電壓,那么,RF2903也可以作為一個(gè)普通的放大器來使用。
4 結(jié)束語
RF2903是主要用于DS-SS和FH-SS的超低價(jià)專用接收芯片,它具有工作頻段寬、工作電壓低、配置靈活、適用范圍廣等特點(diǎn)。因此RF2903非常適合應(yīng)用在無線通信領(lǐng)域。
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