电子电路大全(PDF格式)-第143部分
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t t r
益G 。通常的允许模式是：在1 米以内，模型为1/d2。
r
（dB） （dB） （dB） （dB） 20 lg（4 / ）
P =P ＋G ＋G πd λ
r t t t
在1 米以外，模型为1/d4。
P （dB） =P （dB） ＋G （dB） ＋G （dB） …25（dB） …40 lg（d / 1m）
r t t r
如图3。5。12 所示。
…2
计算举例：一个10 比特误码率接收功率需要…109dBm。没有外部功率放大器（PA ）时，
发射功率是…5dBm，有外部功率放大器时是＋10dBm 。假设λ/4 天线增益为…10dBi，范围是：
在自由空间（以1/d2 衰减模式）没有外部PA 时，d=870m，有外部PA 时，d=4900m ；在建筑
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·214 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
物内（以1/d4 衰减模式）没有外部PA 时，d=30m，有外部PA 时，d=70m 。
图3。5。12 功率与天线关系
鞭状天线：鞭式天线是最简单的。在平面图上，鞭状天线是四分之一波长的导线，如图
3。5。13 所示。
图3。5。13 鞭状天线
长度：
λ c
l = =
4 4f 0
式中，f o 是载波频率，λ是波长，c 是光速。在工业频带使用时，f o=433。92MHz
8
3 ×10
l = =17。2cm
4 ×433。92 ×106
鞭状天线增益在…10dBi～0dBi 之间。
小矩形天线：回路天线可以是一个小的细导线、印刷板上的导线或别的材料组成，如图
3。5。14 所示。回路天线优点是手不会影响天线的调谐。回路天线简单、低价格，在便携式方
式中被普遍应用。回路天线的缺点是天线增益差（…20dB～…5dB ）而且带宽很窄，需要调谐，
调谐需要增加一个可调电容。如果回路较大，可以使用非可调电容。
图3。5。14 回路天线
回路天线的系统增益G （G 或G ）与频率的关系如图3。5。15 所示，回路面积A 定义为：
t
A=l ×l
a b
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第3 章 射频收发器芯片原理与应用电路设计 ·215 ·
图3。5。15 回路天线的系统增益G 与频率的关系
VCO 谐振回路采用一个电感与一个电容并联，元器件参数如表3。5。6 所示。
表3。5。6 VCO 谐振回路元器件参数
名 称 最 小 数 值 典 型 数 值 最 小 Q 值 误 差
CV1 0。8 pF 200 ±2 ％
LV1 8 nH 30 ±5 ％
频率合成器的回路滤波器电路如图3。5。16 所示，图中各元器件参数如表3。5。7 所示。
图3。5。16 频率合成器的回路滤波器电路
表3。5。7 频率合成器的回路滤波器元器件参数
名 称 最 小 数 值 典 型 数 值 最 小 Q 值 误 差
CL1 0。8 pF 200 ±2 ％
CL2 0。8 pF 200 ±2 ％
RL1 1 kOhm ±2 ％
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·216 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
表3。5。8 频率合成器基准频率用晶振特性
名 称 功 能 最 小 值 典 型 值 最 大 值
Fs 标准频率 39。0 MHz
CL fs 负载电容 （在芯片上） 8 pF
Rm 动态电阻 40 Ohm
Cm 动态电容 30 pF
C0 并联电容 7 pF
…6
fs（0） 在25 ℃校准公差 10 ×10
…6
fs（T） 温度稳定型（…40 ℃～85℃） 10 ×10
…6
fs（t） 在第1 个5 年内老化误差 5 ×10
在VDD 和VSS 之间连接去耦电容，电容数值为100 nF。
为了延长电池的寿命，所有的接收设备在无传输任务时都应处于待机模式。XE1202 从
待机状态转到接收状态的响应时间最多为 1s。芯片的接收与前端信息、方式信息段及ID 号
有关（如I=1、2 、3 ），前端信息用于同步时钟，方式信息段则用于识别传输是否开始，而ID
号则用于识别接收器。
在接收模式下，如果微处理器接收不到或者识别不出该模式，那么开关将一直处于待机
模式，若识别出，则继续接收后面的内容。同时还为微处理器提供同步时钟（由内部的位同
步器产生），在这种情况下，接收器需要满足以下两个条件：第一是能够全部解读前端信息以
产生同步时钟；第二是射频输入与射频输出的转换电路必须为识别提供一个完整的模式帧。
此二者若有一项不能够完全满足，系统将不能够接收，同时其开关电路也将回到待机模式。
为了消除这种情况，协议帧必须分别对模式和前端信息进行设置。并且接收模式的时间应比
前 2 个模式的帧时间更长，即：Tr2 （Tpreamble＋Tpattem ），其中 Trm 为接收的最短时间，Tpreamble
为处理前端信息的时间，Tpattem 为模式设置时间。此时，若进行信息的传输，接收器可不必
切换到待机状态。
由于发送器要传递信息给指定的接收器，因此每个接收器都必须有一个用于识别自身的
ID 号。对ID 号的处理是由微控制器来完成的，若ID 号正确，则可通过微控制器使系统处于
接收模式，若ID 号错误，则将切换到待机模式。
一个适当的输出需要得到最佳的回路性能。所有的储能回路元件、匹配网络和退耦都是
射频元件，需要能够尽量简单和紧密的靠近XE1202 。
XE1202 应用电路如图3。5。17 所示。
3。5。6 与微控制器的接口
通过3 线总线，微控制器可对XE1202 进行控制，完成XE1202 的收、发和待机模式设
置和控制，如图3。5。18 所示。
XE1202 是经由3 线串行总线通过一个微控制器来控制的。芯片使能和RxTx 模式是通过
硬件经由微控制器来设定的。与微控制器连接有4 根输入线，7 根输出线。
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第3 章 射频收发器芯片原理与应用电路设计 ·217 ·
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·218 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
图3。5。18 XE1202 与微控制器的接口
为减少微控制器的I/O 线，也可以采用如图3。5。19 所示的电路连接。
图3。5。19 XE1202 与微控制器的接口（减少I/O 线的方式）
标准工作模式：在睡眠、接收、发射模式，EN、SI = MODE＇1＇，和SCK = MODE＇2＇保
持“高”。
在发射模式，DATAIN = MODE＇0＇将根据发射的位流变化，可以是高或者低，如图3。5。20
所示。
图3。5。20 发射模式时序
写/读（到/从）参数寄存器的时序如图3。5。21 所示。收发转换控制电路如图3。5。22 所示。
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第3 章 射频收发器芯片原理与应用电路设计 ·219 ·
图3。5。21 写/读（到/从）参数寄存器时序 图3。5。22 收发转换控制电路
3。6 433MHz FSK 收发器芯片 nRF0433 的原理与
应用电路设计
3。6。1 概述
nRF0433 是一
