CC2592 2.4-GHz 范围扩展器：设计与应用解析

在低功耗 2.4-GHz 无线应用领域，一款优秀的 RF 前端器件能显著提升系统性能。今天就来详细聊聊德州仪器（Texas Instruments）的 CC2592 2.4-GHz 范围扩展器，看看它有哪些出色的特性和应用场景。

文件下载：cc2592.pdf

一、CC2592 概述

CC2592 是一款经济高效且高性能的 RF 前端，专为低功耗、低电压的 2.4-GHz 无线应用而设计。它能作为所有 CC25XX 2.4-GHz 低功耗 RF 收发器、发射器和片上系统产品的范围扩展器，通过提供功率放大器增加输出功率，以及低噪声系数的 LNA 提高接收器灵敏度，从而增加链路预算。

1.1 特性亮点

• 无缝接口：可与德州仪器的 2.4-GHz 低功耗 RF 设备实现无缝连接。
• 高输出功率：能达到 +22-dBm 的输出功率。
• 灵敏度提升：在 CC2520、CC253X 和 CC85XX 上典型可提高 3-dB 的灵敏度。
• 集成度高：集成了开关、匹配网络、巴伦、电感、PA 和 LNA 等，外部组件极少。
• 低功耗：
  • 发射电流消耗低，在 3 V 下 +22 dBm 时为 155 mA，PAE = 34%。
  • 接收电流消耗低，高增益模式为 4.0 mA，低增益模式为 1.9 mA。
  • 掉电模式下仅 100 nA（LNA_EN = PA_EN = 0）。
• 低噪声：LNA 噪声系数为 4.7 dB，包括 T/R 开关和外部天线匹配。
• 封装小巧：采用 4-mm × 4-mm QFN-16 封装，符合 RoHS 标准。
• 宽工作范围：工作电压为 2.0-V 至 3.7-V，工作温度范围为 –40°C 至 +125°C。

1.2 应用场景

CC2592 的应用十分广泛，涵盖了所有 2.4-GHz ISM 频段系统，如无线传感器网络、无线工业系统、IEEE 802.15.4 和 ZigBee® 计量系统、IEEE 802.15.4 和 ZigBee 网关、无线消费系统以及无线音频系统等。

二、设备特性

2.1 绝对最大额定值

使用时需严格遵守绝对最大额定值，否则可能会对设备造成永久性损坏。例如，所有电源端子电压范围为 –0.3 至 3.8 V，任何数字端子电压为 –0.3 至 VDD + 0.3（最大 3.8 V），输入 RF 电平为 +10 dBm。

2.2 处理额定值

同样，处理额定值也不能被违反。存储温度范围为 –50 至 150 °C，ESD 人体模型为 2000 V，充电设备模型为 1000 V。

2.3 推荐工作条件

CC2592 的推荐工作条件如下：环境温度范围为 –40 至 125 °C，工作电源电压为 2.0 至 3.7 V，工作频率范围为 2400 至 2483.5 MHz。

2.4 电气特性

在 (T{c}=25^{circ} C) ，(VDD = 3.0 ~V) ，(f{RF}=2440 MHz)（除非另有说明）的条件下，对 CC2592 的各项电气特性进行了测量。例如，接收电流在高增益模式下典型值为 4 mA，低增益模式下为 1.9 mA；发射电流在 P OUT = 20 dBm 时典型值为 123 mA，P OUT = 22 dBm 时为 155 mA 等。

三、设备信息

3.1 端子和 I/O 配置

CC2592 采用 QFN-16 4x4mm 封装，其端子布局和功能明确。例如，GND 为接地端，RF_N 和 RF_P 是与 CC25xx 设备的 RF 接口，PA_EN、LNA_EN 和 HGM 为数字控制端子，ANT 为天线接口等。

四、灵敏度改善示例

以 CC2592 与 CC2520 组合为例，通过计算可知，系统的噪声系数从 CC2520 单独使用时的 8 dB 降低到了 5.28 dB，理论上灵敏度提高了 2.72 dB。实际测试中，CC2592 与 CC25XX 设备组合可使灵敏度提高约 3 dB，CC2538 与 CC2592 组合灵敏度提高近 4 dB（约从 –97 dBm 到 –101 dBm）。这充分展示了 CC2592 在提升灵敏度方面的显著效果。

五、CC2592EM 评估模块

评估模块电路包含了多个元件，如电容、电感、电阻等。通过这些元件的合理搭配，能更好地测试和评估 CC2592 的性能。例如，L101 作为 PA 偏置电感，C101 等作为天线匹配的一部分。

六、典型特性

从给出的典型特性图表中可以看出，LNA 的增益和噪声系数随频率、电源电压和温度的变化情况，以及输出功率、PAE 和电流消耗随输入功率、频率、电源电压和温度的变化情况。这有助于工程师在不同的工作条件下，更好地了解和优化 CC2592 的性能。

七、输出功率控制

CC2592 的输出功率通过控制输入功率来实现。需要注意的是，过度驱动 CC2592 进入饱和状态可能会导致杂散发射和高于监管限制的谐波。特别是在宽工作温度范围的系统中，低温、低电源电压以及低温下增加输出功率的收发器的组合，可能会导致高杂散发射。因此，要根据温度和电源电压合理控制驱动电平。

八、控制端子输入电平

三个数字控制端子（PA_EN、LNA_EN 和 HGM）具有内置的电平转换功能。即使 CC2592 在 3.7-V 电源电压下工作，控制端子仍能将 1.6 - 至 1.8-V 的信号识别为逻辑 1，但输入电压的逻辑 1 电平不应高于电源电压。

九、与 CC25xx 设备连接

通过控制逻辑表可知，不同的 PA_EN、LNA_EN 和 HGM 组合可实现不同的工作模式，如掉电模式、RX 低增益模式、RX 高增益模式和 TX 模式。同时，给出了 CC2592 与 CC253X 设备的应用电路示例，方便工程师进行实际设计。

十、设备和文档支持

提供了相关的链接，包括技术文档、支持和社区资源、工具和软件以及样品购买等方面的快速访问链接。同时，提醒注意 ZigBee 是 ZigBee Alliance 的注册商标，以及静电放电的防护问题。

综上所述，CC2592 凭借其丰富的特性和广泛的应用场景，在 2.4-GHz 无线应用中具有很大的优势。电子工程师在进行相关设计时，可以充分利用其特点，提升系统的性能和可靠性。大家在实际应用中是否遇到过类似器件的设计难题呢？欢迎在评论区分享交流。