通信原理课程设计-CMX018 FMFSK 965 MHz～860MHz 接收器的设计.doc

cmx018 fm/fsk 965 mhz860mhz 接收器的设计题 目 cmx018 fm/fsk 965mhz-860mhz的设计学 院 电气工程学院指导老师 班 级 电子053学 号 姓 名 二零零八年六月cmx018 fm/fsk 965 mhz860mhz 接收器的设计摘要cmx018 是cml 公司推出的新型fm/ fsk 无线接收芯片, 是一个uhf fm/fsk双超外差式接收机。它包含一个双增益模式的低噪声放大器 (lna)，两个下变频器（包括集成的振荡器），限幅放大器rssi,fm/fsk 解调器，和零功率模式控制。cmx018是与cmx017配合使用，即一个fm/fsk接收器和发送器集成电路组成了一个完整的uhf收音链路。uhf fm / fsk 无线电收发电路由无线电发射和接收两部分组成, 可工作于uhf 频段(860mhz 965mhz) , 发射和接收音频fm 和数字fsk 信号, 数据传输速率可达500kbp s, 适合模拟和数字窄带、扩频无线电链路、无绳电话、手持数据终端、无线局域网等应用。关键词:无线接收; fm/ fsk; cmx018 abstractthe cmx018 is the new fm/ fsk wireless receive chip that the cml company produced。the cmx018 is a single chip uhf fm/fsk double-conversion super-heterodyne receiver. it combinesa dual gain mode low noise amplifier (lna), two down-converters (including integrated oscillators),limiting amplifier, rssi, fm/fsk demodulator and zero-power mode control.the cmx018 can be used in conjunction with the cmx017, an integrated fm/fsk modulator and transmitter, to implement a complete uhf radio link. uhf fm / fsk circuits compare wireless receive and transmitte . high performance analogue/digitalradio links (860-965mhz) .the rate of transmitting data can achieve 500 kbps. applications : high performance analogue/digital，radio links (860-965mhz) , general ism 915mhz band , analogue fm receivers ,analogue/digital cordless phones,handheld data terminals,so-ho wireless data links。keyword:the wireless receive; fm/ fsk; cmx018目录1. cmx018芯片简介2. cmx018芯片封装与引脚功能3cmx018内部结构与工作原理3.1 低噪声放大器（lna）3.2 2个下变频器3.3 限幅放大器和温度补偿接收信号强度指示器3.4 fm/fsk 调制器电路3.5 零功率方式4. cmx018应用电路设计4.1 at86rf401x的vco电感和外部环路滤波器设计411 无源元件的选择412 设计样板5.封装6. 预防处理7.总结参考文献1. cmx018芯片简介cmx018接收器适于ism（工业，科学和医学）频率范围的大量应用（包括模拟和数字窄带）以及扩频无线电链路，无绳电话，手持数据终端和无线局域网，增添少量的其他外围元件，在860965mhz频率范围以500kbps数据率发送和接收fm（调频）或频移键控（fsk）信号。cmx018 采用28引脚ssop封装, 工作电压2.73.3v。cmx018 fm/fsk双变换超外差接接收器是为用于与cmx017配接或作为独立接收器见图而设计的。它包含一个开关增益低噪声放大器（lna）, 两个下变频器和集成振荡器,一个限幅放大器, 一个温度补偿接收信号强度指示器（rssi）电路，一个fm/fsk解调器和一个零功率模式控制。2. cmx018芯片封装与引脚功能2.1cmx018的封装图：cmx018的封装尺寸如下图： 符号英制/in公制/mma0.3960.40710.0610.34b0.2050.2135.215.39c0.0660.0791.672e0.3010.3127.657.9f0.3338.45h0.0020.0080.050.21j0.010.0150.250.38l0.0220.0370.560.94p0.0260.65t0.0050.0090.130.23x0808y7979z4104102.2引脚功能引脚符号功能引脚符号功能1lnain低噪音放大器输入15quadin90相移输入2、4、7、10、24gnd接地端16limout限幅放大器输出3lnaout低噪音放大器输出17vcc3fm/fsk解调器电源5mix1in第1级混频器输入18detoutfm/fsk解调器输出6mix1out第1混频器输入19oscem考尔皮兹荡器发射极8min2in第2混频器输入20oscba考尔皮兹振荡器基极9mix2out第2级混频器输出21oscout振荡器输出11limin限幅放大器输入22vcc2振荡器电源12limdec1限幅放大器去耦23tank振荡回路输入13limdec2限幅放大器去耦25vcc1低噪音放大器输入14rssi接收信号强度指示器26inadec输入放大器去耦27gainsel增益设置28enable芯片使能控制3cmx018内部结构与工作原理cmx018的封装形式与内部结构方框图cmx018内部结构与工作原理上图为cmx018 的内部结构框图, 它内部含有低噪声放大器(lna) 、混频器(mixer1、2) 、压控振荡器(vco) 、限幅放大器(l imiter) 和fm/fsk 解调器等电路。接收信号经带通滤波器(bpf) 进入lna , 并可通过gainsel (增益选择) 的设置来确定lna 的增益(从+ 16dbm -6dbm) 以降低强信号时可能增大的互调失真。虽然降低失真会损失灵敏度, 但这样可使设计人员根据设计要求灵活地实现灵敏度和互调失真之间的最佳平衡。 cmx018 的内部结构框图mixer1 和vco 以及外接元件用来产生90mhz 的第一级中频, mixer2 和外接在19 、20脚的79. 3mhz 晶振用于产生10. 7mhz 的第二中频; 解调器前的限幅放大器可用于提供中频放大和限幅; 接收信号强度指示(rssi) 电路可使lna输入端在- 100dbm rf 信号时有大约150mv 的指示电压; 解调器电路采用一个正交检测器和外鉴相器以及相移网络来完成fm/ fsk 信号的解调; cmx018的功率降低模式能使电流的消耗降低到低于10a以下的水平。3.1低噪声放大器（lna）正如cmx017发送器的情况那样，所需频率是通过外pll或合成器选定的, 而外pll或合成器是由来自第一下变频器的缓冲rf振荡器信号驱动的。lna的开关增益功能可用来增加接收器动态范围。在第一模式下, 应选择高增益而且可达到最低的噪声系数, 这对于需要最大灵敏度来适应天线端的低电平信号时是非常有用的。在强信号时这可能增大互调失真,lna 的增益可降低到22db(大约从16dbm降到-6dbm)。在这种情况下, 降低失真会损失灵敏度。这种性能使得设计人员可根据应用需求灵活地实现灵敏度和互调失真之间的最佳平衡。3.2 2个下变频器cmx018的第1下变频器包括一个双平衡混频器和一个低噪声前置放大器以及振荡器元件。高端电压控制l0使用一个外部变容二极管和振荡回路谐振器电路产生70mhz的第1 if。缓冲振荡器信号驱动合成器来产生调谐。第2下变频器（也带有个双平衡混频器和个低噪声前置放大器）是一低端配置, 用一个外部60mhz晶振产生10.7mhz第2 if。3.3 限幅放大器和温度补偿接收信号强度指示器限幅放大器在解调器之前提供if放大和限幅, rssi电路使得lna输入端在-100dbm rf信号电平时有大约150mv的指示电压。rssi在-60dbm输入以20mv/db增大到1.05v最大值。解调器电路采用一个正交检测器和外鉴别器及相移网络。cmx018的功率降低模式使电流消耗降到低于10ua, 这对于与cmx017组成收发器应用来说是非常有用的。3.4 fm/fsk 调制器电路fm/fsk调制器电路采用一个集成振荡器, 振荡器可以由一个dc藕合输入基带信号直接调制, 以产生一个fm或fsk信号。功率放大器由偏置于b类工作并具有50阻抗的两级固定增益级组成。采用简单的外匹配网络可提供另外2db的功率增益。外pll或合成器使vco稳定到所希望的信道频率, 而设计人员对外pll滤波元件和vco振荡回路元件（它们影响闭环带宽、稳定时间和瞬态响应）进行控制。3.5零功率方式该装置是在使能输入端（28引脚）输入低电平“0”启动，这种模式下，装置的电流减少到10ma以下。当装置正在操作无线电收发机时，收发机是启用还是停止。这时，这个特征是非常有用的。当接上电源时，接收器应有一个延时。这个延时应该小于晶振器稳定时间。调节r2的值可改变晶振器稳定时间。4.cmx018应用电路设计cmx018 fm/fsk 965 mhz860mhz 接收器的设计的原理图1100bpfcf=915mhzbpf10011cf=70.875mhzbpfbpf31100bpfcf=10.7mhzbpf4c1c2c15c14c13c12c10c9c7cdecc8c5c3100nfc17c16c18c4c6c11cdecr2r3l4l2l1l3s1s20v0vfskrfgndgndrssigndgndgndgnd3.0vgndgndgndcdec3.0vgnd=750uv/khzdetoutrfplllnain1gnd2lnaout3gnd4mix1in5mix1out6gnd7mix2in8mix2out9gnd10limin11limdec112limdec213rssi14quadin15limout16vcc317detout18oscem19oscba20oscout21vcc222tank23gnd24vcc125lnadec26gainsel27enable28a1cmx018d61100bpfcf=915mhzbpf2pcb图cmx018的应用电路元器件表符号参数符号参数x160.175hzc86.8pfl122nhc915pfl2680 nhc1033 pfl3680 nhc114.7pfl41uhc126.2 pfc1100ufc1310 ufc2100 ufc14100 pfc3100 ufc15100 pfc4200 pfr110kwc58-50 pfr210kwc65 pfr310kwc7220 pf谐振器co-axial 谐振器，型号为rg402,长度=11mm,短引脚d1变容二极管，型号为smv1233-011预防处理 这个装置是一个高性能射频集成电路，而且是esd敏感的。在处理和集成此装置时应做好充分的准备。7.总结经过这两周的通信原理课程设计，无论是理论还是实际操作方面，都学到了许多知识。这次我做的是接收器的设计。从对接收器的一无所知到渐渐了解并熟知cmx018芯片的工作原理，这其中走了不少弯路，但最终还是收获不少。通过查阅相关资料，如通信原理高频电路、模拟电路和数字电路等知识，学到了很多东西。巩固以前学过模电、数电的知识，学习新的理论知识。在图书馆和上网查找射频接收器集成电路芯片资料和相关文献，其中大多是英文资料。为了更好更全面地了解芯片的功能和应用，翻译英文资料也是一件非常重要的步骤。在翻译的过程中，不仅提高了我的专业英语的水平，同时也锻炼了我的耐心和毅力，这对我们学电子的来说是非常重要的。通过这次设计，我了解了at86rf401芯片的结构以及各引脚功能，并运用它实现无线数据发射机，掌握了无线数据发射机的内部结构及工作原理。另外还接触到一些新鲜的概念，丰富了我的专业知识。通过这次设计，我了解了cmx018芯片的内部结构和功能，同时我也参考了cmx017芯片的有关资料，结