20094400218通信原理课程设计.doc

通信原理课程设计 题 目 基于MICRF007 OOK 440MHz300MHz 低功率接收器学院名称 电气工程学院指导老师 黄智伟教授 宁志刚副教授 班 级 通 信 092 班_学 号 20094400218_姓 名 肖 立 传 _2011年12月目录1. MICRF007芯片简介、引脚定义与功能 - 21.0 概述 - 21.1 典型电路应用 - 31.2 引脚定义 - 31.3 技术参数 - 42. MICRF007原理与结构 - 62.1原理框图 - 62.2内部结构 - 73. MICRF007测试电路和应用信息 - 93.1测试电路 - 93.2应用信息 - 104. MICRF001的典型应用 - 125. 封装尺寸 - 136. 总结 - 14 7. 参考文献 - 15 .1. MICRF007使用说明1.0 概述 Micrf007是一款单片ASK/OOK接收器,采用了Micrel公司最新的Qwikradio 技术,适用于各种遥控无线领域.它是一片真正的无线入-数据出单片IC,RF和IF调谐均在芯片内自动完成,无需手工调谐,在实现高稳定的同时极大的降低了系统成本. 它是个超外差接收器,内部本振根据外部的参考晶振或时钟固定在单一频率上.与常规的超外差接收器一样,对应的发射器频率必须要准确控制,一般采用晶体或SAW谐振器. Micrf007相对于Micrf001/011有2各方面的增强:一是增加了关断功能,可实现周期性工作,二是降低了电流损耗. Micrf007在315Mhz连续工作时电流仅需要1.7mA. 所有数据解调滤波均在芯片内进行，无需外置基带滤波器。数据速率可达2.1Kbps .特征1. 完整的单片UHF接收器 2. 300到400MHZISM频段3. 数据可以达到2.1kbps4. 自动调节，无须手工操作5. 超低功耗6. 天线射频后向辐射很低7. 外围元件少。 应用1. 汽车遥控门（RKE）2. 远距离射频识别（RFID）3. 家电遥控4. 遥控车库门(GDO)5. 智能安全防范 6. 无线遥控系统7. 无线数据传输型号解调器带宽封装形式Micrf007BM2.1KHZ8-Pin SOIC .2.1.1 典型应用电路：1.2 引脚定义引脚功能表 .3.1.3 技术参数极限工作条件： 额定工作条件：电源电压（VDDRF,VDBDB）7V 电源电压（VDD）+4.75V+5.5V输入/输出电压（Vss-0.3Vdd+0.3） 环境温度 (Ta) 40+85最大结温(Ts) 150 射频范围 300MHZ440MHZ储存温度范围(Ts) 65+150焊接温度(焊接时间10秒) 260特性参数：Vddrf=VddbbVdd；+4.75VVdd5.5V；Vss=0V;Cagc=4.7uf;Cth=0.047uf;Frefosc=4.90Mhz;Ta=25符号参数测试条件最小植典型值最大值单位LOP工作电流315MHZ连续工作1.7mA433MHZ连续工作3.05.5315MHZ周期工作170uA433MHZ周期工作300LSTBY待机电流Vshut=VDD0.5uA射频中频部分接收灵敏度-96-90dBmfir中频中心频率2.0MHZF Bw中频带宽（3db）430kHZF ant射频输入范围300440MHZ数据占空比2080%最大接收功率R=50-20dbm寄生逆向隔离Ant脚，R=501U VrmsAGC上升/衰减比0.1AGC漏电流T=85度100nAZrefosc参考振荡器输入阻抗290k参考时钟电压0.11.5Vpp参考振荡器源电流4.55.2uA解调器ZcthCTH源阻抗110kZcthCTH源阻抗最大变化-15+15%I zcthCTH源d电流解调器带宽2.1KHZ数据控制部分I out输出电流DO引脚，拉位输出10uAVout输出高电平DO引脚，I out=1uA0.8VddVVout输出低电平DO引脚，I out=1uA0.2VddVTr,tp输出上升/下降时间DO引脚,load=15pf10us说明：1.超出输出极限可能损坏元件。2.超出额定工作时间性能可能发生改变。3.该器件属静电敏感器件，请采取合理的静电防护措施。4.灵敏度定义误码率BER=0.01时输入端测得的信号平均值，输入信号平均占空比为50%，数据速率为300bps的归零波形。射频输入采用50欧姆阻抗匹配。5.寄生隔离表征在射频输入引脚（ANT）用50欧姆电阻测试时显示的寄生元件参数。6.灵敏度是接收器的常用特性参数，是表征接收器输入噪声的一个指标，通常输入噪声为热噪声。7.该参数与参考振荡成正比，当不为3.36MHZ时用下面的式子计算：fREFOSC MHZ/4.9*(4.9MHZ对应参数值)例如：6.00MHZ对应参数=6.00/4.90*（4.9对应参数）8.该参数与参考振荡器频率成反比。当参考频率不是4.90MHZ时，该参数可由下式计算：4.90/Frefosc*(3.36对应参数值)例如，参考振荡器频率Ft=6.00MHZ时，（6.00MHZ对应参数）=4.90/6.00*（4.9MHZ对应参数。 .5.典型特性曲线 电流-频率特性 电流-温度特性2.0 原理及结构2.1 原理框图 .6.MICRF007 芯片如上所示，他由三个部分组成：UHF下转换，OOk解调，基准与控制。两个电容和定时元件（通常为晶振），连同电源去耦电容，这些是Micrf007实现完整的UHF接收器所需要的外围元件。SHUT引脚为控制输入端，置为低电平可使接收器，兼容CMOS,内部上拉到高电平。2.2 内部结构中频带通滤波器中频带通滤波器为5阶带通滤波器，解调滤波器为2阶低通滤波器。基带解调滤波器。MICRF007是一个内置的基带滤波器，带宽为2.1KHZ，该滤波器把接收器的原始数据速率限制在2.1Kbps以内。数据限幅电平外置电容Cth和内部变容电阻 R，提取解调信号的直流值，用做逻辑电平数据限幅基准，R的有效值为118千欧。限幅电平会随解码电平而改变。但典型值在5毫秒到50毫秒之间。自动增益控制信号通道采用自动增益控制来增大接收器的输入动态范围。外部电容Cagc必须与芯片CAGC相接。衰减/上升时间比例固定为10：1，但是上升时间常数可以通过选择外部电容的值来设置。基准振荡器所有定时与调谐功能均由内部考毕慈振荡器完成，参考频率可以由两种方法接入。由晶振产生或接入外部时钟信号，外部时钟信号可以由系统内由晶振的微处理器产生，峰值不超过0.5V，以交流耦合方式接入。关断功能Shut端置为高电平，器件接入低功耗待机模式，小于1uA，此时内部上拉到高电平。要激活接收器，将引脚外部拉低即可。I/O接口电路DO引脚数据输出端内部的电路如下图所示。输出为10uA推拉开关电流，可以驱动CMOS负载。当驱动大容性负载时，建议使用外部缓存冲驱动器。 .7. CAGC引脚 DO引脚REFOSC引脚：EFOSC输入如下图所示：这是一个含有30pf电容的考毕慈振荡器，输出阻抗高达200千欧姆，该输入结构可配合使用标准的陶瓷振荡器。当需要更精确频率时，可以使用晶体振荡器。引脚直流电压为1.4伏。控制输入如下图所示:标准的输入是由一个小型的MOSFET构成的逻辑反相器，长沟道P型是一个软上拉电阻作用，典型的上拉电流是5uA，使得阻抗为1兆欧。 .8.3.0 测试电路和应用信息3.1 MICRF007测试电路如下：PCB如下图：PCB顶视图 .9.PCB底试图3.2 应用信息发射器兼容性通过SAW或者晶体振荡器的发射器配套使用时，它的性能是最好的，接收器参考振荡器要求用晶体振荡器。旁路电容VDD端电源旁路电容连线需要尽量短，最好直接接到VSS端.输入滤波网络在噪声较高的环境中使用时,可在ANT引脚和VSS中间接一个带通滤波网络,以提高接收的选择性和实现输入过载保护.噪声抑制在没有信号时,数据输出端DO会随噪声随机变化.一个简单的解决方法就是在CTH引脚上加一个小的偏置电压以使噪声不会触发内部的比较器。通常为20mV到30mV即可，实现方法是在CTH引脚和VSS或VDD端之间接一个几兆欧的电阻。噪声抑制会降低接受灵敏度，要适当选择抑止偏执电压。AGC端将一个电阻与Cagc电容并联，上升/衰减时间常数会有所变化。调整值可以根据具体的应用而定，大使通常设计为10：1,可以满足绝大多数应用。为使器件有最大的工作范围，自动增益控制电路文波应小，最好10mVpp一下，因此CAGC的建议值最好至少为0.47uF. .10.晶振选择对任何一个超外差接收器而言，内部本振（LO）频率fLO与接收到的射频发射频率fTX的中频（IF）中心频率，基准振荡器频率fT选择如下式：Ft=flo/64.5Flo=ftx*(1.064ftx/390)单位为MHZ，f为上边带与下边带的混合值。参考振荡器为4位小数的就可以了。常用的参考频率如下发射频率fTX基准频率fT315 MHZ408790 MHZ390 MHZ6.0630 MHZ418 MHZ6.4983 MHZ433.92 MHZ6.7458 MHZ外部时钟信号使用外部时钟信号应采用交流耦合方式，幅值为0.5Vpp限幅电容选择首先选择数据限幅电平常数，与系统参数，如系统解码响应时间，数据格式有关。CTH引脚的源阻抗由下式给定： Rsc=118k*4.90/fTFT单位为MHZ，当限幅电平常数t确定，则电容Cth由下式决定： Cth=t/Rsc选择精度20%的X7R陶瓷电容器即可连续工作模式下Cagc的选择AGC控制电压的纹波需要用一个足够大的电容来抑制。建议此电容值在0.47uF4.7uF之间。Cagc决定了从完全放电状态（零电压）到AGC电压建立所学要的时间，即 ：t=1.333Cagc-0.44 试中，Cagc单位为uF，t单位为S 。周期工作下的AGC选择AGC控制电压关断模式下的衰减应在芯片重新启动后尽快得到补偿，因此芯片通电后10s内AGC推拿电流为原来的45倍，为了是电压在10s内得到补偿，要适当选择Cagc电容和关断时间。由于衰减电压极性未知，即AGC电压可能被抬高，也可能被拉低，最坏的情况是AGC电压拉低，此时恢复比较困难，因为AGC端上拉电流是下拉电流的1/10。下拉衰减的补偿如下式：I/Cagc=V/tI为自动增益控制的增大电流（67.5uA）V为电压衰减 ，t为恢复时间 .11.4.0 典型应用电路：如图为315MHZ接收解码电路，接收器为连续工作模式，六位解码和两位码输出。下表为Bill of Material： .12. 应用PCB图如下：5.0封装尺寸： 上图为 8-Lead SOP(M) 封装 .13.心得体会通过这次课程设计，是我更加扎实的掌握了有关通信原理方面的知识，加强了我的动手，思考和解决问题的能力。在设计过程中虽然遇到了不少的问题，但经过多次的查阅资料和请教同学，终能将问题圆满解决。但是也暴露了我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我更加明白了实践的重要性。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了焊接的方法和技术，通过查询资料，也了解了收音机的构造及原理。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，