基于tda5255的射频收发器设计
基于单片机的RF射频无线收发系统_CN109787650A
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CN 109787650 A
说 明 书
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基于单片机的RF射频无线收发系统
技术领域 [0001] 本发明涉及RF射频无线收发领域，具体涉及到基于单片机的RF射频无线收发系 统。
背景技术 [0002] 随着现代电子技术的飞速发展，通信技术也取得了长足的进步。在无线通信领域 , 越来越多的通信产品大量涌现出来。但设计无线数据传输产品往往需要相当的无线电专业 知识和价格高昂的专业设备，因而影响了用户的使用和新产品的开发。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910051980 .0
(22)申请日 2019 .01 .21
(71)申请人 岱特智能科技（上海）有限公司 地址 200433 上海市杨浦区国泰路127弄1 号三层
(72)发明人 沈红熹 姚月冬
(74)专利代理机构 上海宣宜专利代理事务所 (普通合伙) 31288
发明内容 [0003] 为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了基于单片机的RF射频无线收发系统，本 发明提出了一种应用于无线数据收发系统的设计思路及实现方案，给出了基于无线射频芯 片nRF24L01和STC89C52单片机的无线数据传输模块的设计方法 ,详细分析了各部分实现原 理，并对系统的传输距离、传输数据的正确性进行了测试。试验表明，该系统性能稳定，具有 较强的抗干扰能 力 ，有较强的实 用价值 ，通过接收器和数据终端之间的数据传输通过 NRF24L01进行，构成点对点无线数据传输系统。整个系统中，两数据终端之间的无线通信采 用433MHz的频段作为载波频率，收发通过串口通信。 [0004] 本发明提供了基于单片机的RF射频无线收发系统，包括无线收发控制电路、单片 机控制电路、显示电路和按键电路，所述按键电路与单片机控制电路的STC89C52RC的P3 .2P3 .5口相接，单片机控制电路的P1 .0口控制信息的发送与接收，并且TXD端与无线收发控制 电 路输入端相连 ，通过TXD将数据传入收发器 ，收发器接收 到数据后 ，通过FSK 调制 ，将信号 发送出去 ；接收 端的收发器通过解 调 ，将载波信号转换为数字信号 ，完成 信息传输过程 ；收 发器的输出端通过RXD端将数字信号输入到单片机；单片机将数据传送到显示电路。 [0005] 上述的系统，其中，所述无线收发控制电路包括：频率发生器、增强型SchockBurst 模式控制器、功率放大器、晶体振荡器调制器、解调器。 [0006] 上述的 系统 ，其中 ，所述单片机控制电 路组成部分为单片机STC89C52RC ，通过 STC89C52RC与nRF905进行串行通信，并用其控制NRF24L01的工作模式和SPI输入输出，从而 调整收发状态。 [0007] 上述的系统，其中，所述显示电路由锁存器74HC573与数码管构成，单片机通过两 片74HC573分别对共阴极数码进行位选和段选。 [0008] 上述的系统，其中，数据发送的过程为：在不发送数据时，TXD端保持高电平；当执 行写SBUF的 指令时 ，便 启动一次发送过程 ；发送数据时 ，先发送一个起始位 ，该位通知接收 端开始接收 ，也使发送和接收过程同步 ；接下来发送8位数据 ，先发送低位 ，最后发送的是高 电平的停止位。 [0009] 上述的系统，其中，数据接收过程为：REN＝1，CPU允许串行口接收数据，接收数据 开始于检测到RXD(P3 .0)端发生一个“1”到“0”的跳变，先接收起始位，然后依次将采样RXD
125k收发射频电路设计[001]
![125k收发射频电路设计[001]](https://img.taocdn.com/s3/m/6fd459821b37f111f18583d049649b6648d709a2.png)
125k收发射频电路设计射频电路设计在现代通信技术中起着至关重要的作用。
简单来说，射频电路是指用于处理无线信号的电路。
无论是在无线通信系统、雷达系统、卫星通信系统还是其他无线应用中，射频电路设计都扮演着关键角色。
射频电路设计的目标是实现高性能的无线传输，其中包括高传输速率、低功耗和低噪声等要求。
设计一套成功的射频电路需要考虑众多因素，例如频率选择、信号放大、滤波、混频、解调和调制等。
在这些方面，我们需要充分利用现代集成电路技术和数学建模工具。
在射频电路设计中，频率选择是一个关键步骤。
它涉及到选定合适的射频载波频率，以确保传输的稳定性和可靠性。
常用的频率选择方法包括采用滤波器和频率合成器。
滤波器可以帮助我们消除不必要的信号干扰和噪声，而频率合成器则可以用于合成所需的射频信号。
信号放大是射频电路设计的另一个关键方面。
在无线通信中，信号通常会在传输过程中衰减。
为了保证信号的强度和质量，我们需要设计合适的放大电路。
常见的信号放大方法包括使用功率放大器和中频放大器。
功率放大器可用于增强信号的输出功率，而中频放大器则可用于放大接收信号。
滤波在射频电路设计中起到了至关重要的作用。
它可以帮助我们去除有害的干扰和杂散信号，以及限制无线信号的带宽。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器。
根据具体应用的要求，设计师可以选择合适的滤波器进行射频电路设计。
混频是无线通信系统中的常见操作。
它可以将射频信号与局部振荡器的信号进行乘积运算，从而将射频信号转换为更低的中频信号。
通过混频，我们可以进行调制和解调等处理。
混频器的设计需要考虑到阻带和带宽等因素，以确保正确的信号转换和传输。
调制是射频电路设计中的重要部分，它决定了无线信号的传输方式。
常见的调制技术包括幅度调制、频率调制和相位调制。
设计者需要根据特定应用的需求选择合适的调制技术，并设计相应的调制电路。
在射频电路设计的过程中，需要密切关注功耗和噪声。
功耗是射频电路设计中需要平衡的重要指标。
125k收发射频电路设计
125k收发射频电路设计
收发射频电路设计通常是指在无线通信系统中，设计用于收发射频信号的电路，包括接收
机和发射机。
在收发射频电路设计中，主要涉及到以下几个方面：
1. 射频信号处理：射频信号通常是高频信号，需要进行放大、滤波、混频、解调等处理。
在设
计中，需要选择合适的放大器、滤波器、混频器、解调器等元件，并合理搭配它们的参数和电
路结构，以获得预期的电路性能。
2. 收发切换：在收发射频电路中，往往需要在接收和发射之间进行切换，以避免互相干扰。
在
设计中，需要选择合适的开关和切换电路，以实现可靠的收发切换。
3. 小信号放大和混频：射频信号通常是微弱的，需要经过放大和混频来提高信噪比。
在设计中，需要选择合适的放大器和混频器，并合理搭配它们的参数和电路结构，以获得良好的信号处理
效果。
4. 射频功率放大：在发射端，需要将射频信号放大到足够的功率，以满足通信距离和覆盖范围
的要求。
在设计中，需要选择合适的功放器和控制电路，以实现稳定可靠的射频功率放大。
5. 射频滤波和匹配：在收发射频电路中，通常需要进行滤波和匹配，以滤除不需要的频率分量
和提高信号匹配度。
在设计中，需要选择合适的滤波器和匹配网络，以实现良好的频率选择性
和信号传输效率。
总之，收发射频电路设计是无线通信系统中非常重要和复杂的一环，需要综合考虑射频电路、
信号处理、功率放大、滤波和匹配等多个方面的问题，以实现高性能、稳定可靠的无线通信。
基于TDA5255的射频收发器设计
控制。 除此 之外 ．Ｄ ５ ５ Ｔ Ａ ２ ５可 以通 过 Ｂ Ｓ Ｄ Ｕ ＭＯ Ｅ引脚
选 择 Ｉ 总 线 协 议 或 ３线 总 线 协 议 。 通 过 修 改 ２ Ｃ
Ｔ Ａ ２ ５内部寄 存器 的值 选择 工作模 式 。但是 在这 Ｄ ５５
器 、 噪声 放 大 器 、 Ｃ控 制 电路 、 平衡 混 频 器 、 低 ＡＧ 双 合 成 的 转换 器 、Ｑ 限 幅器 、 Ｒ Ｉ Ｉ ／ Ｒ Ｓ 发生 器 、Ｓ Ｆ Ｋ解 调 器 、 全 集成 的 Ｖ Ｏ和 Ｐ Ｌ合 成器 、 完 Ｃ Ｌ 可调 的 晶体 振
关键词 ： 射频 收发 器 ； 单 片机 ；无线数 据传输 ； Ｄ ５ ５ ； Ｃ ６ Ｔ Ａ ２５ Ｘ ８６
中图分 类 号： Ｎ ２ Ｔ ９
文 献标识 码 ： Ｂ
文章 编号 ：０ ６ ６７ （０７０ — ０５ ０ １０— ９ ７２０）５０ ５— ３
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｓｇ ｆａ ＲＦ ｒ ｎ ｃ ｉ ｅ ａ ｅ ｎ ＴＤＡ５ ５ ｔ ａ ｓ ｅｖ ｒｂ ｓ ｄ ｏ ２５
ｔｏ ｘ ｍ ｒ ｍｉ ｒ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｗ ｒ ｌ ｓ ａ ａ ｔ ｎ ｍｉｓ ｎ ＴＤ ２ ５ ＸＣ ６ ｙ ｗｏ ｄ： ｎ ｃ ｉｅ ； ｒ ｃｏ ｏ ｔｏｌ ； ｉｅｅ ｓｄ ｔ ｒ ｓ ｓｉ ； ｅ ａ ｏ Ａ５ ５ ； ８６
ＷＵ Ｚ ｉｈ ｎ ，Ｆ Ｎ ａ ｊｎ Ｕ ｎ ，Ｚ Ｕ Ｙ ａ ｈ－ ｏ ｇ Ｅ Ｇ Ｊ －ｕ ，Ｓ Ｎ Ｍｅ ｇ Ｈ ｕｎ ｉ
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式 、 Ｓ ／Ｓ Ａ ＫＦ Ｋ调制 、 高发 射功 耗／ 发射 功耗 模式 ， 低 可
基于单片机的无线射频收发系统(完整资料).doc
附录 2：发送程序……………………………………………………………………… 20
前言
伴随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟，无线数据传输被越来越多地应用到新的领域。与有线通信方式相比，无线通信以其不需铺设明线，使用便捷等一系列优点，在现代通信领域占重要地位。
2系统组成…………………………………………………………………………2
2.1 射频收发控制模块……………………………………………………………3
2.1.1 无线射频收发芯片nRF24L01介绍……………………………………………3
2.1.2 稳压部分………………………………………………………………………5
本系统采用的是半双工传送方式。所谓半双工就是通信的双方均具有发送和接收信息的能力，信道也具有双向传输性能，但是，通信的任何一方都不能同时既发送信息又接收信息，即在指定的时刻，只能沿某一个方向传送信息。所以上述实现过程只介绍了由一方传送到另一方的过程，而相反方向与其原理相同。
无线数据收发系统可以分为无线收发控制电路、单片机控制电路、显示电路和按键电路四部分组成，系统原理框如图1-1所示：
图1-1无线数据收发系统原理图
1.2实现过程
当我们需要发送数据时，使用按键来输入所需发送的信息。按键与单片机的STC89C52RC的P3.2-P3.5口相接，单片机的P1.0口控制信息的发送与接收，并且TXD端与收发器输入端相连，通过TXD将数据传入收发器，收发器接收到数据后，通过FSK调制，将信号发送出去；接收端的收发器通过解调，将载波信号转换为数字信号，完成信息传输过程；收发器的输出端通过RXD端将数字信号输入到单片机；单片机将数据传送到显示器，这样就完成了一次数据发送与接收并显示的过程。
125k收发射频电路设计
125k收发射频电路设计射频电路设计是无线通信系统中非常重要的一部分，该设计主要涉及到信号传输、接收和发射等方面。
在今天的科技发展中，无线通信已经成为现代社会不可或缺的一部分，这就使得射频电路设计显得尤为重要。
首先，射频电路设计需要考虑的一个重要因素是频率范围。
不同的无线通信系统需要在不同的频段上运行，因此射频电路设计需要根据具体的频率范围进行相应的优化。
这包括选择合适的器件和元件，以保证信号传输的稳定性和可靠性。
其次，射频电路设计还需要考虑信号传输的质量和距离。
在无线通信中，信号的传输质量直接影响到通信的可靠性和稳定性。
因此，射频电路设计需要通过合理的布局和优化的参数选择，以确保信号在传输过程中尽可能地减少衰减和失真。
另外，射频电路设计还需要考虑功耗和功率输出的问题。
在设计中，要尽可能地降低功耗，提高效率。
同时，还需要保证足够的功率输出，以满足通信系统的要求。
这需要在器件选择和电路设计中平衡功耗和功率输出的关系。
此外，射频电路设计还需要考虑抗干扰和抗干扰能力。
在无线通信中，由于环境的复杂性和其他无线设备的存在，射频信号很容易受到干扰。
因此，射频电路设计需要采取一系列的措施，以提高电路的抗干扰能力，确保通信的稳定性和可靠性。
最后，射频电路设计需要充分考虑系统的成本和制造可行性。
在设计中，需要平衡各种因素，如器件成本、生产工艺和设计复杂度等，以确保射频电路设计的可行性和经济性。
总之，射频电路设计是无线通信系统中不可或缺的一部分，它涉及到信号传输、接收和发射等方面。
在设计过程中，需要考虑频率范围、信号质量、功耗和功率输出、抗干扰能力以及成本和制造可行性等因素。
通过合理的设计和优化，可以确保射频电路的稳定性和可靠性，提高无线通信系统的性能。
基于CC2530的ZigBee射频收发模块设计
云南民族大学学报：自然科学版，2012，21（6）：452 456CN 53－1192/N ISSN 1672－8513doi ：10．3969/j．issn．1672－8513．2012．06．015http ：//收稿日期：2012－08－24．基金项目：云南省教育厅科学研究基金重大专项（2011ZD09）；国家民委科学研究基金（10YN07）．作者简介：刘辉（1984－），男，硕士研究生．主要研究方向：射频电路与微波器件、物联网技术．基于CC2530的ZigBee 射频收发模块设计刘辉1，赵丽芬2，孙番典1，张品3（1．华南师范大学物理与电信工程学院，广东广州510006；2．云南民族大学电气信息工程学院，云南昆明650500；3．华南理工大学化学与化工学院，广东广州510641）摘要：采用TI 公司CC2530芯片，设计了一种基于ZigBee 无线通信系统射频模块．提出了ZigBee通信系统印制天线的小型化结构以及硬件系统框架，与传统ZigBee 无线通信射频模块采用外接单极子天线相比具有低剖面、小型化等优势．射频收发模块原理图与PCB 版图均采用Cadence 软件进行设计．印制天线采用电磁仿真软件HFSS 建模，仿真与实测结果均满足ZigBee 通信要求．关键词：ZigBee ；Cadence ；印制天线；HFSS 中图分类号：TP 393文献标志码：A 文章编号：1672－8513（2012）06－0452－05Design of a RF Model Based on ZigBee Wireless CommunicationLIU Hui 1，ZHAO Li-fen 2，SUN Fan-dian 1，ZHANG Pin 3（1．School of Physics and Telecommunications Engineering ，South China Normal University Guangzhou 510006，China ；2．School of Electronics and Information Engineering ，Yunnan University of Nationalities ，Kunming 650500，China ；3．School of Chemistry and Chemical Engineering ，South China University of Technology ，Guangzhou 510641，China ）Abstract ：A ZigBee wireless communication system based on CC2530chip is designed in this paper．The frame work of a hardware circuit and a miniaturized antenna is presented．The printed antenna has the advantage of low profile and miniaturization if compared with the monopole antenna in the traditional ZigBee wireless communication system．Both the diagram and PCB layout are drawn by Cadence．The printed antenna is modeled by HFSS ，the experimental results show that it can satisfy the design requirement of ZigBee wireless communication system．Key words ：ZigBee ；Cadence ；printed antenna ；HFSSZigBee 技术是一种近距离、低功耗、低成本无线通信技术．ZigBee 采用IEEE 802.15.4标准，利用全球共用的公共频率2.4GHz ，应用于诸如智能家居、智能楼宇、工业控制、环境监测、商业监控、汽车电子等领域［1－3］．现有ZigBee 通信系统的设计一般分为2种方式．一种是把整个系统集成在一个模块上，具有集成度高、体积小的优点，但其电磁兼容性设计是难点；另一种是把整个系统设计为传感器节点部分与Zig-Bee 射频收发部分2个模块，有利于模块的后期升级，传感器节点模块上也可安装其他射频收发模块，例如蓝牙射频模块、红外模块、RFID 模块等，具有兼容性强和调试方便等优点．为了使ZigBee 射频模块调试方便、通用性强、便于后期升级，本设计将传感器节点部分与ZigBee 射频收发部分分别设计成2个不同的模块．本设计采用TI 公司的CC2530为射频主芯片，将ZigBee 印制天线、CC2530芯片及其外围电路、电源以及接口电路集成在长度36mm 、宽度25mm 、厚度0.6mm 的印制电路板上．传感器节点部分尺寸可以根据传感器的个数、类型、安装环境的不同需求具体设计．本文重点介绍射频模块的设计与实现．1射频收发模块系统的设计1.1射频收发模块系统框图射频收发模块主芯片采用TI 公司的CC2530［4］．CC2530是TI 最近推出的符合IEEE 802.15.4标准的2.4G 射频收发器，该芯片工作频率范围是2400 2483.6MHz ，支持数据传输率高达250Kbit /s ，CC2530集成了业界领先的RF 收发器、增强工业标准的8051MCU 、可编程Flash 存储器、8KB RAM 和许多其它强大功能．CC2530有4种不同的Flash 版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB Flash 存储器．CC2530比较适合需要超低功耗的系统，它能够以非常低的材料成本建立强大的网络节点，可以实现多点对多点的快速组网，是一个真正的用于IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的片上系统（SOC ）解决方案．本设计所搭建的射频收发模块系统框架图如图1所示．该射频收发模块集成了ZigBee 天线、天线与芯片收发管脚之间的匹配电路、射频主芯片CC2530、外围电路以及接口电路［5］．射频收发模块的功能是对传感器节点板的数据进行无线发送和接收．1.2晶振、电源、通信接口电路根据CC2530芯片管脚4、10、39等数字电源管脚与21、24、27、28、29、31等电源管脚应就近接滤波电容．片内1.8V 稳压器为所需电路提供1.8V 电压，1.8V 稳压器需用一个去耦电容，以提高电源工作的稳定性，在电路设计中通过CC2530芯片管脚40接一个1μF 的电容实现．用1个32MHz 的石英谐振器和2个电容（管脚22和23）构成一个32MHz 的晶振电路．用1个32.768kHz 的石英晶振器和2个电容（管脚33和32）构成一个32.768kHz 的晶振电路．1.3射频输入输出匹配电路CC2530芯片RF_P 与RF_N 管脚是一对差分输入输出信号，若所使用的天线是不平衡单极子天线，须使用巴伦匹配电路来进行射频收发信号的匹配．匹配电路的设计可采用匹配芯片，如Johanson Tech-nology 公司生产的2450BM15A0002匹配芯片实现，也可先采用分立电容和电感元件来实现，本设计采用低成本的分立电容和电感元件实现电路匹配．图2给出了采用Cadence 自带的Allegro Design Entry CIS 软件绘制的电路匹配原理图，其中的L261、C262、L251、C252等分立器件实现了差分信号转单端（即平衡不平衡转换）的功能，其中的L252、C253、L253等分立器件组成T 型匹配电路从而实现与天线阻抗匹配功能．U2与J3分别是印制天线和SMA 接口，若接R251可使用外接单极子天线，若接R252可使用所设计的印制天线．2射频收发模块天线设计2.1天线结构设计天线是射频收发模块的重要器件，天线设计的优劣直接影响射频收发模块的整体性能．通过各种天线优缺点的分析以及ZigBee 通信系统的要求，决定采用效率高、结构紧凑、馈电方便的印制弯折倒F 型天线作为ZigBee 射频模块的天线．由于该天线集成在射频收发模块印制电路板上，与传统设计外接棒状天线相比，有尺寸小、剖面低的优势，且成本较低．通常设计倒F 天线结构包含了一个大的参考地平面，一个平行于参考地的辐射臂和一个短路线置于354第6期刘辉，赵丽芬，孙番典，等：基于CC2530的ZigBee 射频收发模块设计弯折辐射臂较短一边的边缘上．接地的短路线可以降低对射频模块中接地金属面的敏感度，以适合其能工作在片上系统中．文献［6－11］对倒F天线的性能做了有益的研究，结果表明倒F天线在减小天线尺寸面具有优势．选择适当的尺寸，就可以降低天线的谐振频率，谐振频率降低但天线总尺寸不变，从而等效于减小了天线的尺寸，实现了小型化．本设计是把倒F 天线辐射臂弯折成蛇形辐射臂，从而减小倒F天线的辐射臂，实现天线的小型化．图3给出了天线结构模型，天线往Z轴负方向观察的俯视图如图3（a）所示，俯视图为XY平面，与X轴的夹角用φ表示，其中的Feed天线的馈电点，Short点与印制电路板的GND相连，就是倒F天线所谓的短路点．天线往X轴负方向观察的侧视图如图3（b）所示．其中的GND为印制电路板的接地面，是0.035mm的镀铜，SUB为FR－4介质板，侧视图为YZ平面，与Z轴的夹角用θ表示．天线的建模与仿真采用HFSS软件［12］，图4给出了HFSS软件的天线模型图，模型上下部分是材料为铜质地，中间是厚度为0.6mm，介电常数为4.4的FR－4介质板材料．根据射频模块所需尺寸，经优化布线最后确定印制电路板尺寸长为36mm，宽为25mm，所述的印制天线的参数就是在此尺寸基础上建模和仿真的．2.2射频收发模块天线参数经电磁仿真软件HFSS仿真优化，最终计算得到一组天线最佳尺寸参数如表1所示．表1天线优化尺寸表mm L1L2L3L4L5L6D1D2D3D4D5D6W1W2 4 2.82 5.2 2.872 5.2 6.710.30.5 1.5 1.80.90.5图5给出了集成在射频收发模块上的天线优化后S11参数和天线的方向图．图5（a）中虚线为仿真优化后天线的S11参数，仿真结果－10dB以下频率带宽为216MHz，相对工作带宽为9%．图5（a）中实线为网络分析仪实测后天线的S11参数．图5（a）实测结果：2312MHz至2487MHz带宽内回波损耗小于－10dB，实测S11参数与仿真S11参数相比向上方向移动，实测结果与仿真有差别是难免的，但实测结果满足ZigBee通信射频模块所需带宽．图5（b）为天线HFSS仿真后在2440MHz频段时的辐射波瓣图，实线为XY平面天线辐射波瓣图，虚线为射频收发模块在XZ平面天线辐射波瓣图，在XZ平面内接近全向辐射天线增益2.5dBi，满足ZigBee无线通信射频模块设计所需要求．454云南民族大学学报（自然科学版）第21卷4射频模块的硬件实现与测试4.1PCB 版图设计与光绘文件生成根据CC2530芯片资料［4］，用Cadence 自带的Allegro Design Entry CIS 软件设计电路原理图，再通过Cadence 自带的Allegro PCB Design GXL 软件进行手工布线，生成PCB 版图［13］．布线的时候要注意以下几个方面以提高其电磁兼容性：①电源引脚应就近加滤波电容，可以减少高频信号对电源的干扰；②上下两层的开放区和芯片底部都要添加过孔，使整个模块能够充分接地；③50Ω传输线的宽度应严格计算，以保证其能与天线良好匹配．计算优化后的PCB 版图顶层和底层如图6所示．左边图为顶层版图，右边图为底层版图．ZigBee 射频收发模块是标准化的尺寸（长36mm ，宽25mm ）设计，配合节点板的双列直插接口，是为了使其能安装在不同传感器的节点板上，从而使其具有通用性．PCB 版图生成后，在Allegro PCB Design GXL 软件的Tools －Quick Report 菜单下检查版图设计是否有误，然后在Manufacture －NC 菜单下进行钻孔文件的生成，在Manufacture －Artwork 菜单下生成印制电路板加工所需的光绘文件，把光绘文件交付PCB 生产厂家进行印制电路板的生产．4.2射频模块电路测试硬件贴片及焊接工作完成后需要对模块进行测试，检查电路各个器件均能正常工作后方可进行软件实验．首先用万用表检测电路连接有无短路、断路、虚焊等情况，然后接通电源检测各个器件管脚电压是否正常，最后用示波器检测射频收发模块的32MHz 和32kHz 晶振是否正常工作．巴伦匹配电路可以使Zig-Bee 主控芯片CC2530的RX 与TX 管脚的射频信号与天线进行匹配，以达到最佳传输效果．巴伦匹配电路的输出端接频谱分析仪对其输出信号进行频谱分554第6期刘辉，赵丽芬，孙番典，等：基于CC2530的ZigBee 射频收发模块设计析，通过调节匹配电路的电感电容值大小使巴伦匹配电路的输出端2.44GHz 频率的信号峰值达到最大．天线测试时将50Ω同轴线一端的内芯焊接到天线的馈电测试点，外层就近接地，另一端连接SMA 母头，通过带SMA 接头的校准线连接到矢量网络分析仪进行测量［14］．本设计使用安捷伦公司的E5071C 矢量网络分析仪进行测试，测试频率的Start 值是1GHz ，Stop 值是3.5GHz．射频收发模块测试焊接实物图如图7（a ）所示，图7（b ）是射频收发模块安装在对应的传感器节点板上进行数据采集实物效果图．5结语本项目针对现有一些ZigBee 通信射频模块使用外接单极子天线体积大且不易于携带的缺点，设计了一种集成了小型化印制天线的ZigBee 射频收发模块，该模块有低功耗、小尺寸、低剖面、易于批量生产和便于系统集成等优势．由于本模块设计了SMA 外接天线接口以及与传感器节点板连接的双列直插排针接口电路，这些接口在电路板加工时需要钻直径相对大的过孔，直接对射频参数产生影响，导致仿真与实测结果出现偏差．这些插件也存在焊接不方便的缺点．以后的研究中应尽量使用贴片器件，减少需手工焊接的插接数量，从而提高产品的生产效率．致谢在本文研究及撰写工作中，云南民族大学电气信息工程学院高飞教授给予了大力帮助，谨致谢意．参考文献：［1］李慧，高飞，王兵．HBE －ZigbeX 无线传感器网络平台3种拓扑结构的TinyOS 实现［J ］．云南民族大学学报：自然科学版，2011，20（1）．46－47。
基于CC2500的2.4G无线收发系统设计正文(郝兴恒)
基于CC2500的2.4G无线收发系统设计正文（郝兴恒）基于CC2500的2.4GHz无线收发系统设计1.系统方案设计与论证1.1设计要求利用无线芯片设计一个无线收发系统，要求设计达到以下技术要求：①低工作电压，低功耗。
②工作于免费的2.4~2.485GHz免许可证ISM频段。
③各主要技术指标可实现编程控制，要求操作简单。
④高信息传输速率（≥250kbps），支持多种调制方式。
⑤高接收灵敏度（10kbps下-100dBm;250kbps下-90dBm；1%数据包误码率，450KHz数字信道滤波带宽），可编程输出功率控制。
⑥可实现点对多点通信地址控制。
1.2设计方案与论证设计采用模块化设计，整个系统主要由无线收发模块、控制模块和电源模块构成。
1.2.1无线模块根据设计要求，查找工作在2.4GHz频段相应无线收发芯片的datasheeet，从Nordic、Maxic、TI、Silicon Labs等各大公司生产的无线收发芯片中仔细查找筛选，筛选的原则是：①满足设计性能要求②价格合理，容易购买③设计难度小，操作方便。
通过比较，最终选定TI公司的CC2500作为无线模块核心。
CC2500体积小，几乎集成了所有的无线射频功能，灵敏度高，可编程设定主要工作参数，高效的SPI接口，工作在1.8V~3.6V电压范围，功耗低，具有多种调制方式，能满足不同应用要求，纠错能力强、误码率低。
所需外围器件很少，降低了设计难度；数字特征明显，软件设计难度降低，用户操作也更加简单；收发一体，可实现双向通信。
所以，选择CC2500作为无线核心具有很大的设计优势和价格优势，设计周期短，使用简便，最终产品也能够更快的占领市场。
1.2.2控制模块无线模块选用了CC2500，由于CC2500芯片内部集成了几乎所有的射频功能，控制器只要能控制 CC2500的不同操作模式，写入缓冲数据，通过4线SPI（SI,SO,SCLK 和 CSn）总线配置接口读回状态信息就能达到要求。
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下一个上升沿是 新单元的开始
图３发送信息示意图
双工通信方式。通过１２Ｃ总线协议设置ＴＤＡ５２５５的 内部寄存器值。
微控制器完成ＴＤＡ５２５５的工作模式设置，控
４结束语
设计的射频收发器能短距离信息传输，并通过
制ＴＤＡ５２５５发送有效的信息：接收和处理
与ＰＣ机的连接发送ＰＣ机的任意信息，还可在上位
式，僬电流消耗ｆ接收模式９姓，发射模式１２ ｍ鑫），
电源电压为２．１ Ｖ～５ Ｖ，ＦＳＩ（，ＡＳＫ调制和解调。１２Ｃ／３ 线微控裁器接日。内部低通通道选择滤波器和数据
滤波器可以调节带宽。数据限幅器囊调节阈值。羚Ｋ 接收灵敏度为一１０９ ｄＢｍ，发射功率为＋１３ ｄＢｍ，最大
数搬速率可达１００ ｋｂ／ｓ。可用于低数据速率通信系 统、凭线进入系统、遥控系统、报警系统、遥测系统、 家纛是动纯系统等。 ２．２工作模式设置
弼ＩＡ５２５５是低功率、单片ＦｓＫ缓ＳＫ收发器，适 用于４３３ ＭＨｚ一４３５ ＭＨｚ半双工低数据速率通信。该 器件集成度高、外围电路简单。内部包含功率放大 器、低噪声放大器、ＡＧＣ控制电路、双平衡滋频器、
合成的转换器、蠲限褪器、魏ＲＳｌ发生器、礴Ｋ解调
器、完全集成的ＶＣＯ和ＰＬＬ合成器、可调的晶体振 荡器、数据滤波器、数据比较器、正负峰值检波器、 数据率检测电路和总线接口。还可提供低功耗模
ＦＳＫ频移值，ＲＳＳＩ信号门限等。
的是，在设计功放腹配时，Ｃ８是不可以修改的，因为
１．３硬件电路设计
其数值已经由低噪放大输入匹配确定。为准确计算
徽控裁器与射频芯片之阕共霈要７掇线。分爨 外部电容。必须考虑焊盘上的电容，以及弓ｌ瓣秘羚
是电源、地、ＢＵＳＣＬＫ、ＢＵＳ静触随、王醚Ｔｘ、ＤＡＴＡ、 ＰＷＤ／ＤＤ。如网ｌ所示。
式觚发射功耗模式，不受外部弓｜辫控裁。
万方数据
一５６一
《国外电子元器件》２００７年第５期 ２００７年５月
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咨询编号：０７０５１８
万方数据
基于TDA5255的射频收发器设计
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数：
吴志红， 冯佳筠， 孙萌， 朱元， WU Zhi-hong， FENG Jia-jun， SUN Meng， ZHU Yuan 同济大学,中德学院,上海,200092
国外电子元器件 INTERNATIONAL ELECTRONIC ELEMENTS 2007，(5) 1次
［６】黄智伟．李富英．基于射频收发芯片ｎＲＦ４０１的计 算机接口电路设计叨．微电子学与计算机，２００２， １９（５）：３９—４１．
作者简介：吴志红（１９６１一），浙江宁波人，教授、博士 生导师。研究方向：汽车电子，嵌入式系统与电气传
肛ｓ。每３００斗ｓ发送一个信息码，发送速率为３。３ ｋｂ／ｓ。ＴＤＡ５２５５的最大数据速率可达１００ ｋｂ／ｓ。
帆引脚悬空或为高电平时＇ＴＤＡ５２５５处于 线数据线。
¨ｓ。当接收不到信号时，该引脚输出无规律的脉冲 杂波。实际使用时，可以通过修改ＴＤＡ５２５５的ＲＳＳＩ
发送状态。此时，射频信号从天线经ｃ６，Ｃ８，∞，￡ｌ， 信号门限值去除杂波，让ＤＡＴＡ引脚在没有接收到
Ｃｌｌ封氍噪敖大器输入零｜辫。霆９为高阻，不影穗电 有效信惠爵保荣低墩平。
基于ＴＤＡ５２５５的射频收发器设计
一５５一
●新特器件应用
基矛ＴＤＡ５２５５的射频收发器设计
吴志红，冯佳筠，孙睹，朱元 （同济太学中德学院，上海２０（）０９２）
攘要：分绍了英飞凌公麓的强矗５２５５射频没发器的主要特点，以及设诗外禹电路眩需要注意蟪问
题，并从实际应用出发，基于ＴＤＡ５２５５和ＸＣ８６６单片机设计一个射频收发器实现无线数据传输。
路匹配。ｃ５为纛流去耦电容。差动低噪放大器的另 一个输入信号可通过大电容交流耦合。此时差动低 噪放大器作为更易于匹配的单端低噪放大器。重要
遁配元娥件弓有｜璐脚，接鹕邋，或￡者ｌ程通ｅｌ过ｌ。缡程可使器件处于接
３微控制器及软件设计
３．１ ＸＣ黼６单片机简介 微控制器选震葵飞凌公霹的ＸＣ８６６ ８位单片
参考文献： 『１１Ｉｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ．ＴＤＡ５２５５ Ｄａｔａ ＳｈｅｅｔｆＤＢ
／ＯＬ】．ｈｔｔｐ：／，恫＾ｒ、ｎｉＩｌｆｉｎｅｏｎ．ｃｏｒｎ／ｌｌｐｌｏａｄ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔ／ｃｍｃ—
ｕｐｌｏａ洲ｏｃｕｍｅｎｔｓ饼８鹏７厂Ｉ’ＤＡ５２５５一Ｖ １．１．ｐ盐２００２．
ｆ２１Ｉｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ．ＸＣ８６６ Ｕｓｅｒ’ｓ Ｍａｎｕａｌ
动控制系统。
收稿日期：２００７一０１一０４ 咨询编号：０７０５１７
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调节器（可由３．３ Ｖ或５．Ｏ Ｖ单电源供电）。 ＸＣ８６６的同步帑行通道（ＳＳＣ）支持全双工和睾
双王同步透信。遭避疆Ｄ；露默Ｄ线发送程接浚数
万方数据
基于ＴＤＡ５２５５的射频收发器设计
一５７一
据，通常这两条线分别与引脚ＭＴＳＲ（主机发送／从 机接收）和ＭＲＳＴ（主机接收／从机发送）相连。时钟 信号由Ｍｓ＿ＣＬＫ（主机串行移位时钟）输出或从 ｓＳ—ＣＬＫ（从机串行移位时钟）输入，这两条时钟线通 常与引脚ＳＣＬＫ相连。数据的发送和接收均有缓冲 寄存器。在与ＴＤＡ２０引脚ＨＴＳＳＯＰ Ｐ０ｗｅｒＰＡＤ封装。 该器件还具备以下关键特性：ＡＭ频带外的开关频率为“０
ｋＨｚ（典型值）；通过禁用模式与低功耗工作模式来优化节电
性能：抗尖峰脉冲定时器与可编程延迟的复位功能可提高系
统稳定性：可编程告警功能可实现欠压检测与指示；散热增
强型封装实现了高效散热管理。
●元器件快讯 针对车载应用的升降压ＤＣ／ＤＣ转换器
德州仪器ｒ皿推出一款符合汽车电子标准的ＤＣ／ＤＣ电 源管理器件７ＩＰＩＣ７４１００—Ｑ１，能在升降压模式问自动切换，提
供５ Ｖ恒定输出电压。聊Ｃ７４１００一Ｑ１具备１．５ Ｖ至４０ Ｖ
的宽泛工作电压范围，且无需外部组件，从而简化了设计。该 器件还可通过时钟调制器与可调节压摆率。尽可能减小系统 中的电磁干扰（ＥＭＩ）。
参考文献(6条) 1.Infineon Technologies AG TDA5255 Data Sheet 2002 2.Infineon Technologies AG XC866 User's Manual 2006 3.黄智伟 射频集成电路芯片原理与应用电路设计 2004 4.张树京 通信系统原理 2003 5.Theodore S Rappaport 无线通信原理与应用 1998
ｌ 引言
近距离无线数据通信律为无线接入通信方式 中的一种，可广泛应用于遥控、报警、遥测等领域。 采用射频收发器件设计射频收发器是一种重要的 实现近距离信息传输的方式。本文基于英飞凌公司
鲶射频收发器阳Ａ５２５５稷ＸＣ８６６单片视设计一个
射频收发器，实现了信息传输。
２ ＴＤＡ５２Ｓ５射频收发器
２。重主要特点
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ｔｍｓｅｅｉｖｅｒ Ａｂｓｔ豫ｃ毫：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆｅａ址ｒｅｓ ｏｆ Ｉｎ鑫ｎｅｏｎ ＴＤＡ５２５５ ＲＦ
ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｒｅ－
ｌａｔｅｄ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｔｈａｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｉｄ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａＩ．ｅ ｄｉｓｃｕ８８ｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＤＡ５２５５ ａｎｄ
ＴＤＡ５２５５的基本工作模式包括：发送，接收模
式以、遴ＡＳ过肼榛ＳＫ调应制的、弓高｜发脚射娥功。耗／ＡＳ低瓣发，射蹶功耗Ｄ国模Ｄ式进．行可
控制。 除此之外，ＴＤＡ５２５５可以通过ＢＵＳＭＯＤＥ引脚
选择１２Ｃ总线协议或３线总线协议。通过修改 ＴＤＡ５２５５内部寄存器的值选择工佟模式。但是在这 种觜况下，首先修改零ＤＡ５２５５中的ＣＯＮＨＧ寄存器 中的Ｄ１２位。当Ｄ１２＝０时，工作模式为外部控制：当 Ｄ１２＝１时，采用内部控制，即由内部寄存器控制发送 模式／接收模式、ＡＳＫ调制厢ＳＫ调制、高发射功耗模
ＸＣ８６６，ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ＲＦ ｔｒａｎｓｃｅｉＶｅｒ ｔｏ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｍｉｓ８ｉｏｎ ｉｓ ｇｉＶｅｎ ａｓ ａｎ印ｐｌｉｃａ—
ｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅ。
脚踟斑：ＲＦ溉ｎｓｃｅｉｖｅ《 蕊ｅ蹴ｏｎｔ∞ｌｌｅｒ； 蔽ｒｅ廷ｓｓ ｄ如￡潮８ｍ主ｓｓ主ｏｎ；秘矗５２５５； ＸＣ８酯
—ｌ设——置—Ｔ—ＤＡ．５￡２羔５ 一５
ｌ■为二接工：收：模：式。
二二［ —＿叫接收数据ｌ １通过Ｒｓ２３２接口
Ｌ＜参 ｌ—传—送—至—上ｒ位 —机 一
Ｎ
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＝＝匕 辚瓣卜 接口数据ｌ
设置ＴＤＡ５２５５ 为发射模式Ｉ
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ｌ发射数撂Ｉ
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图２微控制器程序流程图
发送数据采用先发一个“０”，再发一个“１”，然 后发信息比特“０”或者“１”，这样在上升沿后。延时 １．５个基本时间就可获得信息码，如图３所示。基 本时间的定义决定信息的发送速率。这里取１００