1、通信模块在电子设计竞赛中的应用 浙江大学陈邦媛 接收机灵敏度 最低输入电平 天线噪声 系统噪声 要求的信噪比 发射机最低输出功率 系统损耗 路径损耗 达到接收机的灵敏度 主要指标 工作频率200MHz 电源电压2 7V 低功耗当VCC为3V时电流为3 6mA 灵敏度0 3 V 12dB信纳比 窄带FM接收芯片MC3363 rfRXD0420ASK FSK FM接收器 主要性能指标 工作频率300 450MHzASK最大数据速率80Kbit sNRZFSK最大数据速率40Kbit sNRZ信号强度指示 RSSI 70dB 三 芯片方框图分析 要会使用模拟电路芯片 一定要看懂其结构方框图原理 目的
2、 1 了解信号的传输路径和原理 2 确定外接元件的数值 设计一个系统 首先要指标分配 MC2833发射机原理 外接元件 语音处理元件决定工作频率元件放大器偏置 主要模块 话音放大和处理主振荡源倍频与功率放大 MC3363内部结构 二次变频超外差式正交鉴频FM 外接元件 决定两个本振频率两个中频滤波器鉴频移相线圈 TDA5102发射芯片 关键 频率合成器 ASK FSK工作方式 外接元件 晶体 电容 输出匹配网络 RF105数字扩频收发器 简化方框图 吞脉冲频率合成 零中频接收方案 乘法器做调制解调器 四 芯片功能实现 关键是在理解工作原理的基础上正确选择外接元件 模拟电路集成块与数字模块不同点
3、 实现的同一功能对应有不同指标需要外接元件外界元件决定了性能指标 1 决定工作频率的元件 2 接收机本振频率 由已知的接收频率和中频值计算得出 若2中频取455KHz 则2本振频率为 接收机有各种方案 但都需要下变频 3 中频滤波器 IF滤波器决定接收机的选择性一般采用10 7MHz或455KHz的陶瓷滤波器 使用时注意两点 1 带宽 2 端口匹配 端口匹配 根据已知的输入输出阻抗 陶瓷滤波器的输入和输出阻抗一般为330欧 4 高频端选频 滤波与匹配 发射机末端的输出滤波器 保证 功率放大器工作在最佳负载状态 输出最大功率必要的滤波功能 5 调制器与解调器的外接元件 FSK调制 解调器的带宽
4、关键 了解芯片工作原理 在理论指导下选择进行适当的计算 一般有推荐值 会绕制 测量线圈 综上分析知 外接元件主要是选频滤波元件 选频滤波器的分类 2 LC滤波器 一般自己绕制 6 锁相环的环路滤波器LF 收 发芯片中的锁相频率合成器一般有两种用法1 仅作为收 发信机的本振源2 参与了调制因此对环路滤波器的要求略有不同 锁相频率合成器仅作为收 发信机的本振源 频率合成器参与调制 ADF7010 环路滤波器带宽 LBW 与数据速率有关 补充锁相环的设计 锁相环的应用 同步跟踪 载波提取 调制解调 频率合成 发射MC2833 语音频带 300 3400Hz 窄带调频FM额定频偏3KHz 最大频偏5K
5、Hz 已调信号带宽 信道间隔 25KHz 接收MC3363 中频滤波器带宽 例 已知中频滤波器带宽 如何确定允许的最大数据速率 用此信号进行FSK后 已调信号带宽最小值是 数据速率可由单片机或编码 解码芯片时钟决定 例如 编码芯片PT2262 解码芯片PT2272 不同外接电阻值决定期时钟大小 六 PCB设计 系统硬件制作的三要点 系统方案设计 器件选择 结构 工艺 指标测量 注意事项 系统的划分 布局 布线 地线 电源线 信号线 及接地 电源滤波 模拟电路和数字电路 屏蔽和匹配 1 地线 原则 回流路径尽量短 地电流在关键点处产生的干扰应最小 定义 电流能够流回源的一条低阻抗路径 注意 地线是有阻抗的 电源滤波 减小芯片间 芯片内不同区域间耦合 2 电源滤波与电源线 电源是频率成分最复杂的部件 3 高频元件与引线 输入 输出匹配网络线 振荡回路线 七 指标测量 总结 1 系统要全面考虑 指标分配 相互匹配 2 电路需要调试 调试外接元件 高频选频部件一般不能集成 调试每个元件的目的要清楚 它对系统指标的影响 调试要分步进行 一般按信号流程进行 3 工艺结构一定要重视 4 不仅是功能 对模拟电路更重要的是指标 谢谢
