浅谈2.4GHz射频芯片CC2420对于ZigBee通信的重要性

　　1 引言

　　Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。

　　射频即Radio Frequency，通常缩写为RF。表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300MHz～30GHz之间。射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。有线电视系统就是采用射频传输方式。

　　在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频，射频技术在无线通信领域中被广泛使用。

　　2  芯片主要性能特点

　　CC2420的主要性能参数如下：

　　工作频带范围：2.400～2.4835GHz；

　　采用 IEEE802.15.4规范要求的直接序列扩频方式；

　　数据速率达 250kbps 码片速率达 2MChip/s；

　　采用 o-QPSK 调制方式；

　　超低电流消耗（RX:19.7mA,TX:17.4mA）高接收灵敏度（-99dBm）；

　　抗邻频道干扰能力强(39dB)；

　　内部集成有 VCO、LNA、PA 以及电源整流器　采用低电压供电(2.1～3.6V)；

　　输出功率编程可控；

　　IEEE802.15.4 MAC层硬件可支持自动帧格式生成、同步插入与检测、16bit CRC 校验、电源检测、完全自动 MAC 层安全保护(CTR,CBC－MAC,CCM)；

　　与控制微处理器的接口配置容易(4 总线SPI 接口)；

　　开发工具齐全　提供有开发套件和演示套件；

　　采用 QLP-48 封装，外形尺寸只有7×7MM。

　　3 芯片内部结构

　　CC2420芯片的内部结构如图1所示。天线接收的射频信号经过低噪声放大器和 I/Q 下变频处理后，中频信号只有2MHz,此混合I/Q信号经过滤波、放大、AD变换、自动增益控制、数字解调和解扩　最终恢复出传输的正确数据。

　　发射机部分基于直接上变频。要发送的数据先被送入128字节的发送缓存器中,头帧和起始帧是通过硬件自动产生的。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后送到DA变换器。然后，经过低通滤波和上变频的混频后的射频信号最终被调制到2.4GHz，并经放大后送到天线发射出去。

　　4 典型应用电路

　　CC2420只需要极少的外围元器件，其典型应用电路如图2所示。它的外围电路包括晶振时钟电路、射频输入/输出匹配电路和微控制器接口电路三个部分。

　　芯片本振信号既可由外部有源晶体提供，也可由内部电路提供。由内部电路提供时需外加晶体振荡器和两个负载电容，电容的大小取决于晶体的频率及输入容抗等参数。例如当采用16MHz晶振时，其电容值约为22pF。

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