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      2. RF2903的原理及在擴(kuò)頻通信中的應(yīng)用

        時(shí)間:2024-10-17 04:21:58 理工畢業(yè)論文 我要投稿
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        RF2903的原理及在擴(kuò)頻通信中的應(yīng)用

        摘要:RF2903是RF公司生產(chǎn)的高性能、高集成度超低價(jià)專用擴(kuò)頻接收芯片,它具有工作頻段寬、工作電壓低、配置靈活、適用范圍廣等特點(diǎn),非常適合應(yīng)用在DS-SS和FH-SS無線通信產(chǎn)品的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。文中介紹了RF2903的主要特點(diǎn)和引腳功能,并對(duì)其在直接序列擴(kuò)頻中的正交解調(diào)以及在跳頻通信系統(tǒng)中的FSK解調(diào)應(yīng)用進(jìn)行了分析,同時(shí)給出了相應(yīng)的應(yīng)用電路。

        RF2903是RF公司的一款高性能擴(kuò)頻接收芯片,它由射頻前端的預(yù)放與混頻、中頻可變?cè)鲆婵刂坪徒庹{(diào)功能三部分組成。對(duì)于200MHz以下的中頻信號(hào),其增益可以達(dá)到90dB,該增益可由一個(gè)模擬電壓來實(shí)現(xiàn)。RF2903內(nèi)含一個(gè)接收信號(hào)強(qiáng)度指示電路,可進(jìn)行能量電平檢測(cè),由于RF2903內(nèi)有兩個(gè)對(duì)稱的混頻器,因而對(duì)正交解調(diào)十分有利。當(dāng)然,它也可以用作FM/FSK和AM解調(diào),但在用作 AM檢測(cè)時(shí),需要一個(gè)外部檢測(cè)電路。

        RF2903擴(kuò)頻接收芯片可廣泛用于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)、雙模式的模/數(shù)接收機(jī)、POS終端、手持式通信系統(tǒng)以及2.4GHz 的ISM寬帶接收機(jī)等系統(tǒng)中。

        1 RF2903的主要特點(diǎn)和功能

        RF2903的主要特點(diǎn)如下:

        ●可在3~6V的電壓下工作;

        ●具有FM、PM和正交解調(diào)功能;

        ●帶有線性模擬增益控制以及RSSI強(qiáng)度指示功能;

        ●中頻范圍為10~200MHz,射頻范圍為150~1000MHz;

        ●正常工作溫度范圍為:-40~+85℃;

        ●轉(zhuǎn)換增益可達(dá)94dB以上;

        ●封裝形式為SSOP-24。

        2 引腳功能和內(nèi)部電路原理

        RF2903的內(nèi)部原理圖及引腳排列如圖1所示,表1所列是RF2903的各引腳功能。由圖1可以看出,RF2903的射頻前端有三個(gè)射頻放大器及下變頻器,同時(shí)包含有三個(gè)具有線性增益控制和接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)功能的單元電路,此外,RF2903內(nèi)部還具有一個(gè)正交解調(diào)器。

        表1 RF2903的引腳功能

        管腳序號(hào)管腳定義功 能 描 述1ILOI通道解調(diào)混頻器LO輸入2QLOQ通道解調(diào)混頻器LO輸入3VCC5I、Q兩通道解調(diào)混頻器的電源4VCC4IF3放大器的電源5IF3IF2輸出/IF3輸入6、7GND接地端8IF2IF1輸出/IF2輸入9VCC3IF2放大器的電源10VCC2IF1放大器的電源11、12IF IN-、IF IN IF1放大器的差分輸入13、14MIXOUT 、MIXOUT-RF混頻器輸出15、16LO 、LO-RF混頻器的差分輸入17BRF輸入腳18ERF三極管的發(fā)射極19GND接地端20BG OUT帶隙參考電壓輸出21GC模擬增益控制腳22RSSI接受信號(hào)強(qiáng)度指示23Q OUTQ通道解調(diào)混頻器基帶輸出24I OUTI通道解調(diào)混頻器基帶輸出

        2.1 射頻前端的射頻放大和下變頻

        RF2903射頻前端的射頻放大和下變頻采用差分輸入形式,它們均具有低噪放大功能。如果不采用差分輸入形式,可將其中一個(gè)輸入端懸空或者將其連到電源Vcc。為了使系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有靈活性,射頻前端可以采用不同的設(shè)計(jì)方式。為了確保RF2903在它的接收靈敏度范圍內(nèi)能夠可靠地接收到信號(hào),LNA和混頻器應(yīng)調(diào)至它們的最大增益和最小噪聲系數(shù),這可以利用它的外圍三極管加上電感和電容來實(shí)現(xiàn)。為了提高系統(tǒng)的靈敏度,可以外加低噪聲放大器(LNA),這樣,同時(shí)也可以提高整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。

        2.2 帶線性增益控制和RSSI的中頻放大器

        RF2903的中頻部分由三組相同的帶線性增益控制和RSSI的中頻放大器組成。當(dāng)RF2903應(yīng)用于線性系統(tǒng)(比如直接序列擴(kuò)頻接收機(jī)中)時(shí),增益控制將使信號(hào)電平保持在一定的水平。而當(dāng)它應(yīng)用在非線性系統(tǒng)(比如FM或跳頻接收機(jī)中)時(shí),其增益可以一直保持最大狀態(tài)。

        2.3 增益控制

        對(duì)RF2903增益的控制可以通過調(diào)節(jié)一對(duì)差分放大器,而讓另一對(duì)放大器不工作來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橹蓄l放大器的兩對(duì)差分輸入對(duì)是相互導(dǎo)通的,也就是說,當(dāng)流向一對(duì)的電流較大時(shí),流向另一對(duì)的電流則較小。

        2.4 接收信號(hào)強(qiáng)度指示

        通過RSSI可以知道接收信號(hào)的強(qiáng)度,它隨控制增益的變化而變化。這樣,在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就可以利用RSSI來設(shè)計(jì)一個(gè)反饋環(huán)路,以便保持輸出信號(hào)的穩(wěn)定。

        2.5 正交解調(diào)器

        RF2903的正交解調(diào)器由兩個(gè)混頻器構(gòu)成,并可由中頻放大器的輸出來差分驅(qū)動(dòng)。必須注意的是,它的輸入信號(hào)必須具有90°的相差,這可以通過圖2所示的簡(jiǎn)單相移電路來實(shí)現(xiàn)。由于LO輸入是直接與輸入三極管的基極相連的,因此需要一個(gè)外部上拉電阻。混頻器輸出可由下一級(jí)的發(fā)射極緩沖,這樣,它可以直接驅(qū)動(dòng)低阻濾波器。芯片自帶的帶隙參考電壓輸出可用來校正電路,在這個(gè)過程中,片子對(duì)溫度和電源的變化不敏感,所以它在2.7V到5.5V的供電電源條件下都可以正常工作。

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            RF2903擴(kuò)頻接收芯片可廣泛用于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)、雙模式的模/數(shù)接收機(jī)、POS終端、手持式通信系統(tǒng)以及2.4GHz 的ISM寬帶接收機(jī)等系統(tǒng)中。

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            ●中頻范圍為10~200MHz,射頻范圍為150~1000MHz;

            ●正常工作溫度范圍為:-40~+85℃;

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            RF2903射頻前端的射頻放大和下變頻采用差分輸入形式,它們均具有低噪放大功能。如果不采用差分輸入形式,可將其中一個(gè)輸入端懸空或者將其連到電源Vcc。為了使系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有靈活性,射頻前端可以采用不同的設(shè)計(jì)方式。為了確保RF2903在它的接收靈敏度范圍內(nèi)能夠可靠地接收到信號(hào),LNA和混頻器應(yīng)調(diào)至它們的最大增益和最小噪聲系數(shù),這可以利用它的外圍三極管加上電感和電容來實(shí)現(xiàn)。為了提高系統(tǒng)的靈敏度,可以外加低噪聲放大器(LNA),這樣,同時(shí)也可以提高整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。

            2.2 帶線性增益控制和RSSI的中頻放大器

            RF2903的中頻部分由三組相同的帶線性增益控制和RSSI的中頻放大器組成。當(dāng)RF2903應(yīng)用于線性系統(tǒng)(比如直接序列擴(kuò)頻接收機(jī)中)時(shí),增益控制將使信號(hào)電平保持在一定的水平。而當(dāng)它應(yīng)用在非線性系統(tǒng)(比如FM或跳頻接收機(jī)中)時(shí),其增益可以一直保持最大狀態(tài)。

            2.3 增益控制

            對(duì)RF2903增益的控制可以通過調(diào)節(jié)一對(duì)差分放大器,而讓另一對(duì)放大器不工作來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橹蓄l放大器的兩對(duì)差分輸入對(duì)是相互導(dǎo)通的,也就是說,當(dāng)流向一對(duì)的電流較大時(shí),流向另一對(duì)的電流則較小。

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