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RF4CE射频遥控器的设计要点:im电竞
本文摘要:无线通信产品依然有低成本、低功耗、小体积等趋势。

无线通信产品依然有低成本、低功耗、小体积等趋势。短距离设备(Short-RangeDevices )随着无线传感器网络(图1 )概念的普及,大大提高了RFIC(radiofrequencychip )的需求量。

无线收发机(TRX )为了构建低功耗设计,低电压工作是必要条件。但是,电路的性能与工作电压有关,如何考虑性能和低功耗是相当大的挑战。

近年来,RFIC的制作技术日新月异。高速、低功率元件备受瞩目。当前0.13umRFCMOS过程的晶体管示出fT值可以超过60GHz,CMOS晶体管有足够的能力处理高频信号。

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因此,业界主流公司完全使用RFCMOS技术,致力于低功率RFIC的优化和研究。以笙科电子的2.4GHzIEEE802.15.4无线收发机(限定于Zigbee标准,RF4CE规范应用基于Zigbee的遥控器)为例,说明超低功率CMOS无线无线无线无线无线芯片的设计简单,从电路设计出发进行系统认为该芯片的设计必须包括通信标准、电路不道德模式。在交接部中,在从天线交接2.4GHz的射频信号后,转移到LNA定标信号,经由混频器、滤波器、限制器、接收侧信号强度指示符(RSSI ),最后到达数字解调器,将接收数据作为现金RRI 另一方面,TX-FIFO内的数字信息由VCO和双点差分调制器调制,调制后的射频信号由功率放大器(PA )缩放,最后通过天线电磁发射。

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本论文也没有从系统的角度到达,讨论天线和PCB硬件设计的重点和软件管理,有助于读者通过A7153解读构建低功耗的Zigbee或RF4CE射频网络的方法。Zigbee调制方式和PA设计考虑2.4GHzZigbee标准定义250kbps扩频(DSSS )数据传输速度,采用位移四光波键调制和半正弦脉搏整数调制方式,EOS大于频移键调制(MSK )。对于光波密钥调制(PSK )和矢量方波多任务(OFDM ),MSK是一定正弦的调制方式,因此可以组合线性不高但效率高的PA来降低TX功耗。

让我们考虑TX发射机的设计是在数字调制系统中IQ调制是很少见的架构。此架构将经调制的信号分成IQ分量,经由半正弦脉冲整数型和数模转换器(DAC )将其转换成模拟IQ信号,并且经由四相互转换混频器上变频成RF信号。由于IQ信号用于数字电路的构筑,所以有更正确的调制指数,需要很多电路,这是缺点。

另一方面,2.4GHzZigbee可以调制EOSMSK,MSK可以看作一种频移键控(FSK ),因此可以利用压控振荡器(VCO )构建频移。因为不需要混频器等电路,所以要求降低电路的复杂性和功耗。VCO调制设计有两种。

一个是前进电路,另一个是紧固电路。进路调制需要用数据控制VCO频率,不用于PLL(phaselockedloop )和PLL插入。

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这样可以享受低功耗,但频率没有锁定,所以没有无聊的频率波问题。对此,密封电路系统一般使用delta sigma调制,其方法是改变PLL频率去除器的除数,改变相位同步频率。该方法的VCO频率被牢牢锁定,可以解决问题频率漂移的问题,但在电路带宽允许的情况下,一般仅限于低数据亲率的系统。

为了使用超过低数据亲比的电路配置,可以在两点差分调制器(即差分分数调制)中新加入VCO调制。在数据经由差分分数调制的路径上具有低通的效果,高频数据不被滤波。

比较而言,VCO调制的路径有高通的效果。两者有序化的结果,原来可以调制数据。值得注意的是,VCO的电压-频率切换曲线因半导体工艺而异,因此必须追加校正电路以校正频移量。

如果设计的VCO具有比较直线的电压对频率切换曲线,就可以大幅度降低校正电路的复杂性。考虑到零中频和低中频,RX接收机的设计是更容易构建集成型接收机的两种架构。零中频接收机将RF信号下变频到基频,用模数转换器(ADC )将其转换为数字信号,用数字信号处理器(DSP )调制数据。

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因为中间频率是零,所以信道自由选择必须只使用低q值的低通滤波器(消耗电流也比较小)。但是,零中频接收机也有直流位移和闪光噪声等缺点。为了解决这些问题,需要追加电路,消耗电力。

低中频接收机为了减轻上述直流位移和闪光噪声等问题而将RF信号降低到必要的中频。但是,因为低中频接收机没有光盘故障的问题,所以低中频接收机需要光盘感应滤波器,此外,信道自由选择滤波器必须使用带通滤波器(BPF ),滤波器所需的q值高,功耗也高。FSK (或MSK )系统的优点是与ODFM和PSK相比非常简单的解调器。

非常简单的解调器也代表了低功耗设计。FSK调制也可以不是调停特征。非对偶解调器不需要调制载波,不需要模数转换器(ADC )、ADC以前的线性放大器、自动增益放大器(AGC ),能够大幅度降低电路的复杂性和功耗。

但是,由于不是仲裁特征的灵敏度比仲裁差1.5dB,所以解调器的自由选择需要根据芯片接收灵敏度设计目标进行权衡。2.4GHzIEEE802.15.4无线收发机的实例从上述综合考虑,以笙科电子的A7153为例讨论无线收发机的设计实例。A7153取得了250kbps的扩散数据传输速率、范围为-20~5dbm的可编程RF输出、超高接收灵敏度(-95dBm@PER1% )。


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