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飞思卡尔ZigBee射频芯片MC13192的原理与应用
刘守昌
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内部结构芯片
内部结 构如图 1所示 。芯 片主要由模拟接收发射部分 、数字调制解调部分、片内频率合成器、电源管理部分以及与 MCU接 口部分组成 。从 天线 接收进来 的射频 信号经过两次下 变频 之后变成 两路 正交信 号 （I和 Q 片内集成的CCA（空闲信道评估 ）模块根据接收到的基带信号的能量进行空闲信道评估检测。CCA和前端的LNA（低噪声放大器 ）都要受到AGC（自动增益控制 ）的控 制。数字接收端通过 差分码 片检测（DCD）后经过相关器对直接序列扩频 （DSSS）进行解扩 ，经过符号 同步 检测 和包处理以后最终得到接收到的数据。通过 SPI接 口传送 到 MCU。要发送 的 128字节信号 由 MCU通 过 SPI接 口传送到 MC13192的发送缓冲器中，头帧和帧检测序列由MC13192产生，根据IEEE802．15．4标准 ，所要发送的数据流的每 4个比特被 32码片的扩频序列扩频 ，扩频以后的信号送到相位开关调制器上 以 O—QPSK的方式通过直接上变 频调制到载波后通过 天线 发射出去。芯片还集成频率合成器 、电源管理模块 、定时器 、中断判决器 以及用 于接收 、发射 的存储 器电路。
应 用 电路
图 2是 MC13192应用于 ZigBee网络终端设备典型应用电路。要发送的信号从 MCU通过SPI口传送 到MC13192中 ，经过扩频 O—QPSK调制到载波 后通过 发通路从 天线发射 出去 。从天线来 的射频信号经过 收通 路传送到 MC13192中，经过解调、解扩得到原始的数据 ，再通过SPI 接 口传送 到 MCU，MCU同时提供对收发通路切换 的控 制 。电路中的MC13192射频信号采用差分输 入输 出的方 法 ，天线采用 的是与输入输出相匹配的平衡印制线天线，当然，从 实际设计需要 出发也可 以使用芯片天线来 替代印制线 天线 。从 天线接 收的射频信号通过 由L3和C12组成的窄带匹配网络和单 刀双掷开关 PG2120TK—E2后传送到变压器z1上，由z1将其分解为两路差分信号传送到 MC13192芯片的两个射频信号输入管脚 RIN—M和 RIN—P上 ；要发射的两路射频信号从芯片的两个射频信号输出端PAO—P和PA0一M输出，经过变压器z2后合成一路信号，通过单刀双掷开关 PG2120TK—E2和由L3和 C12 组成的窄带匹配网络后传送到天线上发射 出去 。需要注 意的是芯 片的 PAO+和PAO一管脚需 要和芯片 的VDDA相连 ，在 电路 中是通过变压器z2将它们相连的。考 虑到晶体振荡器对通 信质量 的影响，在印制板排版时应将晶体振荡器的位 置尽 可 能地 靠 近 MC13192芯 片 的 XTAL1和XTAL2管脚。电容c5、c6的值应 该 与 晶体 振 荡 器 负 载 电 容 相 一 致 ， MC13192芯片指定的 晶振频率为 16MHz，稳 定度需 要在 ±40ppm之间 。芯 片的VDDA、VDDLO1、VDDLO2、
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