5.8GHz短距離無線收發(fā)系統(tǒng)的設計
摘要:詳細介紹了一個以應答芯片CHR2244為核心的5.8GHz短距離無線收發(fā)系統(tǒng)的設計方案。該設計將實現(xiàn)上行FM,下行AM的無線數(shù)據(jù)收發(fā)功能。對天線模塊、射頻收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)鏈路控制分別進行了的闡述,同時對通信過程也進行了詳細的描述。
關鍵字:短距離無線通信;微帶天線:上行;下行:數(shù)據(jù)鏈路
O 引言
近10多年來短距離無線通信技術得到了很大的發(fā)展,出現(xiàn)了多種新的短距離無線通信技術,已經(jīng)成為無線通信技術的一個重要分支.現(xiàn)在比較熱門的有超寬帶無線通信(UWB)、藍牙(Bluetooth)、紫蜂(Zigbee)、射頻識別(RFID)等。他們被廣泛的運用在短距離的無線接入、數(shù)據(jù)傳輸、自動識別等方面。正是在這樣的背景下,本文設計了一個5.8GHz上的短距離無線收發(fā)系統(tǒng)。
1 電路設計
1.1 系統(tǒng)概述
如圖1所示是本文所設計的5.8GHz數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)結構,它由三部分組成:收/發(fā)天線,收/發(fā)模塊和CPU。在數(shù)據(jù)通信中,下行模式時:天線接收5.8GHz無線信號并將收到的射頻信號送往接收模塊恢復為基帶數(shù)據(jù);恢復后的基帶數(shù)據(jù)再送往CPU進行相關的數(shù)據(jù)驗證及處理。上行模式時:CPU將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)信號傳送給發(fā)送模塊;發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)信號調(diào)制為5.8GHz調(diào)制信號,并傳送到天線進行發(fā)送。該系統(tǒng)設計中天線選擇一小尺寸微帶型天線,收/發(fā)模塊選用微波集成電路(MMIC)芯片CHR2244,CPU選用STA2051。
1.2 微帶天線設計
該收發(fā)系統(tǒng)的天線采用縫隙耦合的微帶貼片天線實現(xiàn)寬帶圓極化和高增益的特性。天線結構如圖二所示。正方形貼片的邊長為21.7mm,被印制在一個厚度為O.4mm,介電常數(shù)為2.5的聚四氟乙烯介質(zhì)板上面。
饋線印制在厚度為h2,介電常數(shù)為ε2的介質(zhì)中間。地面上的兩個耦合縫隙的長度分別為L1和L2,位于矩形貼片的下方,并且垂直于方形貼片的兩邊。已知隨著縫隙尺寸的增加,天線的諧振頻率會隨之下降,通過適當調(diào)節(jié)兩個耦合縫隙的長度,寬度和調(diào)節(jié)支線長度Lp,可以產(chǎn)生兩個幅度相等,相差90度的正交模,實現(xiàn)圓極化的設計目標。兩個介質(zhì)板之間是空氣層,厚度為h。
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