種無線收發芯片方案的比較和分析
在無線數據傳輸系統中,無線收發芯片是技術的核心載體,作為信號的收發,調制和解調,它起到絕對核心的作用。那么針對幾種無線收發芯片方案我們進行一個比較和分析。
(一)CC1000無線收發芯片方案
CC1000是Chipcon公司推出的單片可編程RF收發芯片,它基于Chipcon’s Smart RF技術,可工作在ISM頻段(300MHz~1000 MHz)。CCl000集成了射頻發射、射頻接收、PLL合成、FSK調制解調、可編程控制等多種功能。CCl000采用鎖相環技術,發射頻率是通過內部的頻率合成器來配置的,可配置的范圍為300MHz~1000 MHz,適合應用跳頻協議,一般可配出10個或20個頻點,該芯片靈敏度為-109 dBm,并可自動校準,可編程輸出功率為-20 dBm~+10 dBm,通信速率可達78.6 Kbps。CCl000的主要工作參數可由一個串行接口編程設定,使用非常方便并且具有靈活性。CCl000芯片的外圍元件較少,且對精度要求不高,并提供三種編碼方式與微控制器接口。所以CCl000與一個微控制器和少數幾個外接元件便可組成一個完整的RF收發系統。但是它有個缺點,就是不能直接接單片機串口使用,數據需要進行曼徹斯特編碼,效率較低。
(二)nRF903無線收發芯片方案
nRF903是Nordic公司為433/868/915 MHz ISM頻段設計的單片UHF多段無線收發芯片,它采用優化的GFSK調制解調技術,抗干擾能力強,采用DDS+PLL頻率合成技術,頻率穩定性好,靈敏度高達-l04 dBm,發射功率可以調整,***發射功率是+l0 dBrn,可在155.6 kHz的有效帶寬下傳輸***76.8 bps的數據。nRF903的工作電壓范圍可以從2.7V~3.3V,接收待機狀電流消耗為600 laA,低功耗模式電流消耗僅為1 uA,可滿足低功耗設備的要求。nRF903具有多個頻道(最多170個以上),特別滿足需要多信道工作的特殊場合,適合采用跳頻協議。
nRF903的天線接口設計為差分天線,以便于使用低成本的PCB天線,所有的參數包括工作頻率和發射功率都可以通過一個14位的配置寄存器用串行線(CS、CFG—CLK和CFG—DATA)進行設置。nRF903內部結構可分為發射電路、接收電路、模式和低功耗控制邏輯電路及串行接口幾個部分。發射電路含有:射頻功率放大器、鎖相環(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、頻率合成器等電路。基準振蕩器采用外接晶體振蕩器產生電路所需的基準頻率。振蕩電路采用鎖相環(PLL)方式,由在DDS基礎上的頻率合成器、外接的無源回路濾波器和壓控振蕩器組成。壓控振蕩器由片內的振蕩電路和外接的LC諧振回路組成。要發射的數據通過DATA端輸入。 接收電路包含有:低噪聲放大器、混頻器、中頻放大器、GFSK解調器、濾波器等電路。低噪聲放大器放大輸入的射頻信號。
(三)nRF401無線收發芯片方案
nRF401是Nordic公司研制的單片UHF無線收發芯片,工作在433 MHz ISM(Industrial,Scientific and Medical)頻段。它采用FSK調制解調技術,抗干擾能力強,并采用PLL頻率合成技術,頻率穩定性好,發射功率***可達10 dBm,接收靈敏度***為-105 dBm,數據傳輸速率可達20 Kbps,工作電壓在+3V~5 V之間。nRF401無線收發芯片所需外圍元件較少,并可直接接單片機串口。nRF401芯片內包含有發射功率放大器(PA)、低噪聲接收放大器(LNA)、晶體振蕩器(OSC)、鎖相環(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、混頻器(MIXFR)、解調器(DEM)等電路。在接收模式中,nRF401被配置成傳統的外差式接收機,所接收的射頻調制的數字信號被低噪聲效大器放大,經混頻器變換成中頻,放大、濾波后進入解調器,解調后變換成數字信號輸出(DOUT)端。在發射模式中,數字信號經DIN端輸入,經鎖相環和壓控振蕩器處理后進行kfq發射功率放大器射頻輸出。由于采用了晶體振蕩和PLL合成技木,頻率穩定性極好;采用FSK調制和解調,抗干擾能力強。
(四)綜合比較分析
綜合比較以上幾種方案,考慮到系統的便攜性、效率以及成本問題。方案一中雖然可以符合設計的要求,且外圍元件少,但不能直接接單片機串口使用,數據需要進行曼徹斯特編碼,這樣大大地降低了使用的效率;方案二中是一個很理想的芯片,但考慮到工作電壓要與單片機(AT89S52)工作電壓可相匹配,故不選擇該方案。在方案三中更加適合本設計的要求,因此采用方案三來實現這個系統。