基于TX6000和RX6000收发芯片实现OOK/ASK无线收发电路的设计

作者：黄智伟 朱卫华 邹其洪

      1 概述

所设计的数字信号OOK/ASK无线收发电路由TX6000单片机发射器芯片和RX6000单片接收器芯片组成，工作在916.50MHz频段;具有OOK/ASK调制和解调能力，抗干扰能力强，适合工业控制应用;采用SAW频率合成技术，频率稳定性好;接收灵敏度高达-98dBm，发射输出功率0.75mW;数据速率可达115.2Kbps;低工作电压（2.7～3.5V）;低功耗，接收时电流1.8mA，发射时电流12mA，接收待机状态和发射待机状态仅为0.5μA;可用于数字窄带、扩频无线电链路、手持数据终端、无线局域网、计算机通信、数据采集系统、遥测遥控等系统中。

2 数字信号OOK/ASK无线发射电路

数字信号OOK/ASK无线发射电路如图1、图2所示，电路元器件参数如表1所列。电路以TX6000为核心。TX6000是RF Monolithics公司推出的单片发射器芯片，SM-20H封装，芯片内包含有：SAW谐振器、SAW滤波器、RF放大器、调制和偏置控制等电路。RF输出端（RFIO）阻抗范围为35～75Ω，外接1个天线串联匹配线圈和1个并联的ESD保护线圈。SAW谐振器和放大器1（TXA1）组成振荡器，要发射的数字信号经TXMOD端输入，调制后由发射放大器2放大，经SAW滤波器滤波后输出。发射器有2个工作模式：ASK发射、OOK发射、低功耗（睡眠）。模式控制由CNTRL0和CNTRL1完成。设置CNTRL1为“高电平”，CNTRL0为“低电平”，芯片工作在ASK发射模式;设置CNTRL1和CNTRL0都为“低电平”，芯片工作在低功耗（睡眠）模式。电路中T/S为发射模式/睡眠模式控制信号。

表2 数字信号OOK/ASK接收电路的元器件参数

调制类型OOKOOKASK

数据速率/Kbps2.419.2115.2

C1/pF--2200

C2/μF--0.001

C3/μF0.10.0150.0027

C4/μF101010

C5/pF272727

R1/kΩ2403012

R2/kΩ100100100

R3/kΩ--100

R4/kΩ1027100

R5/kΩ1100330160

R6/kΩ2702701000

L1/nH101010

L2/nH100100100

3 数字信号OOK/ASK无线接收电路

数字信号OOK/ASK无线接收电路如图3、图4所示，电路元器件参数值如表2所列。电路以RX6000为核心。RX6000是RF Monolithics公司推出的单片接收器芯片，芯片内包含有：SAW滤波器、SAW延迟线、RF放大器、检波器、数据限制器、低通滤波器等电路。RF输出端RFIO阻抗范围为35～75Ω，外接1个天线串联匹配线圈和1个并联的ESD保护线圈。RF信号经SAW滤波器到达射频放大器RFA1。RFA1增益可在35dB和5dB之间选择。RFA1的输出到SAW延迟线，SAW延迟线有一标准的0.5μs的延时。第2级射频放大器RFA2增益为51dB。检波器输出驱动回转滤波器，滤波器提供1个3极、0.05度等纹波低通滤波器响应。滤波器的输出基带放大器放大后到BBOUT端。当接收器的RF放大器工作在50%占空比时，BBOUT端信号变化大约是10mV/dB，峰-峰值信号电平达到685mV。BBOUT的输出信号通过串联的电容耦合到CMPIN输入端。当接收器设置为低功耗（睡眠）模式时，BBOUT端的输出阻抗为高阻抗状态。

 

CMPIN端的输入信号加到2个数据限制器，转换从BBOUT来的模拟信号成为数据流。数据限制器DS1是一个电容耦合可调阀值的比较器。比较器的限制电平从0～90mV，由在RFEF和THLD1端之间的电阻设备。阀值为零，灵敏度最好。数据限制数DS2限制触发点能被在RRE和THLD2之间的电阻设置为1～120mV，通常设置为60mV。DS1和DS2通过与门在RXDATA端输出数字信号。峰值检波器的输出通过AGC比较器也提供一个AGC复位信号到AGC控制电路。AGC控制电路保证接收器的动态工作范围。

接收器有2种工作模式：接收和低功耗（睡眠）。由CNTR1和CNTR0端控制：CNTR1和CNTR0为高时，接收器工作在接收模式;CNTR1和CNTR0为低时，接收器工作在低功耗（睡眠）模式。电路中R/S为接收模式/睡眠模式控制信号。

结束语

数字信号OOK/ASK无线收发电路，电路结构简单，工作可靠，可方便地嵌入电子设备和系统中，构成一个点对点、一点对多点的无线数据传输通道。

使用中应注意的问题是：当收发电路置于同一系统中时，发送数据之前需将发射电路置于发射模式，接收电路置于睡眠模式;发射电路从睡眠模式转换为发射模式的转换时间至少1ms;可以发送任意长度的数据;发送结束后应将发射电路置于睡眠模式。接收数据之前需将接收电路置于接收模式，将发射电路置于睡眠模式;接收电路从睡眠模式转换为接收模式的转换时间至少1ms;接收电路接收到的数据可以直接送到单片机串行接口或者经电平转换后送入计算机。在睡眠模式时电路不发射和接收数据。数据传输速率最高为115.2Kbps。

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