MICRF005無線收發器的原理和應用
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摘要：MICRF005芯片是Micrel公司生產的一種高速無線UHF收發器?是一款單芯片OOK收發器，可用于遠距離低功率無線設備中單向和雙向無線連接。MICRF005采用“天線輸入，數據輸出”工作方式，所有ＲＦ和ＩＦ調諧均可在集成電路內自動完成，因此具有很高的可靠性和極低的功耗。文中介紹了MICRF005的主要特點、結構原理和引腳功能，最后給出了它的應用電路。
關鍵詞：MICRF005；無線收發器；UHF下變頻器；OOK解調器
１ MICRF005的主要特點
ＭＩＣＲＦ００５芯片是Ｍｉｃｒｅｌ公司生產的一種無線收發器，該收發器帶有一個發送／接收開關和一個用于占空比操作的關斷模式?可廣泛應用于低功率設備的單向和雙向無線連接。所有ＩＦ和解調后的數據濾波都可以在ＭＩＣＲＦ００５芯片內部完成，而不需要外加濾波裝置。其額定濾波帶寬為３００ｋＨｚ，同時支持高達１１５ｋｂｐｓ的數據傳輸速率。ＭＩＣＲＦ００５收發器的主要特點如下：
● 頻帶為８００ＭＨｚ～１０００ＭＨｚ?
● 傳輸速率可達１１５ｋｂｐｓ；
● 不需要外加濾波裝置或電感；
● 電源工作電流低至１０ｍＡ，頻率為８６８ＭＨｚ；
● 可用關斷模式調節占空比（大于１／１０）；
● 具有極低的ＲＦ天線輻射；
● 內含的ＣＭＯＳ邏輯接口可用于標準集成電路；
● 所需外圍器件很少；
● 具有發送／接收的待機方式，可用于雙向連接控制。
２ MICRF005的結構及引腳功能
ＭＩＣＲＦ００５的內部結構如圖１所示。它由三部分組成：ＵＨＦ下行變頻器，ＯＯＫ解調器和基準控制電路。除了去耦電容外，ＭＩＣＲＦ００５僅需要外接兩個電容（ＣＴＨ，ＣＡＧＣ）和一個定時器元件（ＣＲ）即可組成完整的ＵＨＦ收發器。控制輸入端Ｔ／Ｒ和ＳＨＵＴ可用于控制集成電路的操作。這些輸入與ＣＭＯＳ兼容，且應有上拉電阻。
ＭＩＣＲＦ００５采用ＳＯＰ封裝，工作溫度范圍為－４０～＋８５℃，各引腳功能如表１所列，引腳排列如圖２所示。
表1 MICRF005的引腳功能
| 引 腳 | 名 稱 | 應 用 說 明 |
| 1 | T/R | 發送/接收控制開關，低電平有效 |
| 2，3 | VSSRF | IC的RF接地部分 |
| 4 | ANT | 接收天線信號，并可提供過載保護 |
| 5 | VDDRF | 正電源，IC的RF輸入部分 |
| 6 | VDDBB | 正電源，IC的基帶輸入部分 |
| 7 | CTH | 提供內部數據限幅比較器的基準值，可以看作低通濾波器RC，并帶有額定值為30k的阻抗 |
| 8 | VSBB | IC的基帶接地部分 |
| 9 | DO | CMOS兼容的數據輸出信號 |
| 10 | SHUT | 關斷模式，低電平有效 |
| 11 | NC | 不連接，禁止使用 |
| 12 | CAGC | 積分電容，用于調節占空比 |
| 13 | NC | 關斷模式，低電平有效 |
| 14 | REFOSC | 調諧和校正的時間基準值 |
３ 應用電路
ＭＩＣＲＦ００５的典型應用電路如圖３所示。下面給出該電路的一些具體設計方法。
３．１ 旁路電容的參數設計
為了使芯片工作時具有很好的抗干擾性能，需要濾除工作電源引腳上的高頻和低頻信號，設計時可在ＶＤＤＢＢ引腳上接兩個旁路電容，并將ＶＤＤＲＦ引腳和ＶＤＤＢＢ引腳連接在一起。實際使用中可將三個去耦電容并聯，然后再與一個１０Ω電阻串聯，推薦電容值為１ｎＦ、１０ｎＦ和１００ｎＦ。
３．２ 帶通濾波選擇
如果設備安裝在周圍噪聲較大的環境里，可將帶通網絡的設定端連接在ＡＮＴ和ＶＳＳＲＦ管腳之間，以提供有選擇性的接收頻帶，同時也可添加過載保護。
３．３ 自動增益控制（ＡＧＣ）的配置
(１)基準振蕩頻率ｆＴ的設計
與超外差式接收機相類似，ＭＩＣＲＦ００５內部ＬＯ的頻率ｆＬＯ與引入的理想傳送頻率ｆＴＸ的差值一定等于ＩＦ中心頻率。設計時，可以用下式來計算給定ｆＴＸ時的ｆＬＯ值：
ｆＬＯ＝ｆＴＸ２．４５(ｆＴＸ／９１５)
式中ｆＴＸ 和ｆＬＯ的單位是ＭＨｚ。對于任何給定的ｆＴＸ值，ｆＬＯ的值可以分為＂高側混頻”和“低側混頻”兩組。一般來說,一側對另一側沒有優先選擇權，故可在其中任選其一。可使用下式來計算基準振蕩頻率ｆＴ?
ｆＴ＝ｆＬＯ／６４
式中ｆＴ的單位是ＭＨｚ。在ＭＩＣＲＦ００５芯片的ＲＥＦＯＳＣ端上連接頻率為ｆＴ的石英晶體振蕩器可完全保證四位十進制數的準確率。表２列出了ＭＩ-ＣＲＦ００５芯片工作時的一般發送頻率。
表2 一般發送頻率
| 發送頻率（fTX） | 基準振蕩頻率（fT） |
| 868.35MHz | 13.6050MHz |
| 915MHz | 14.3359MHz |
| 916.5MHz | 14.3594MHz |
（２）電容ＣＴＨ的選擇
首先應選擇連續時間的電平限幅數據。電容ＣＴＨ的主要取決于系統狀況，包括系統解碼響應時間和數碼結構。ＣＴＨ引腳的源阻抗為：
ＲＳＣ＝３０１４．３５５９／ｆＴ
這里，ｆＴ的單位是ＭＨｚ。假定連續限幅時間τ已被設定，那么電容值ＣＴＨ便可通過ＣＴＨ＝τ／ＲＳＣ來進行計算。在實際設計時，選擇標準值為２０％７Ｒ的陶瓷電阻即可。
（３）連續模式下電容ＣＡＧＣ的選擇
選擇合適的ＣＡＧＣ能夠使ＡＧＣ控制電壓的起伏最小。為了實現這一點，應使用較大的電容。實際使用證明：ＣＡＧＣ的值在０．４７μＦ～４７μＦ之間比較合適。實際電容值可由ＡＧＣ控制電壓所需的時間決定，而ＡＧＣ控制電壓則由完全放電條件決定。這個設定時間一般可由等式△ｔ＝１．３３３ＣＡＧＣ－０．４４給出，這里ＣＡＧＣ是μＦ，而△ｔ是秒。
（４）占空比電容ＣＡＧＣ的選擇
一般來說，在集成電路啟動之后，ＡＧＣ的控制電壓在芯片關斷期間應盡快地再充滿。因為在集成電路啟動之后，ＡＧＣ的推挽電流提升到額定電流的４５倍只需幾毫秒時間。為了使ＣＡＧＣ控制電壓的壓降能夠在幾毫秒內再充滿，應仔細考慮ＣＡＧＣ電容值和關斷時間周期。壓降的極性意味著ＡＧＣ電壓的升高或降低。既然ＡＧＣ啟動電流是關斷電流的１／１０，那么，使ＡＧＣ電壓恢復最差的情況應是電壓下行降落。電壓下行降落被再充滿可根據下式
Ｉ／ＣＡＧＣ＝△Ｖ／△ｔ
上式中的Ｉ為最初幾毫秒的ＡＧＣ啟動電流，ＣＡＧＣ為ＡＧＣ電容值，△ｔ為壓降恢復時間，△Ｖ為電壓降。
４ 結束語
ＭＩＣＲＦ００５芯片采用“天線輸入、數據輸出”的工作方式，可廣泛應用于無線游戲機控制、安全報警以及中等速率的數據解調等系統中。
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