ISM波段單片F(xiàn)SK無線收發(fā)器AT86RF211

AT86RF211內(nèi)部框圖及內(nèi)部功能
AT86RF211內(nèi)部框圖見圖1，功能如下。

圖1AT86RF211內(nèi)部框圖

圖2寄存器讀/寫時(shí)序

基準(zhǔn)振蕩頻率選用晶體振蕩器，可選10.245MHz或20.945MHz，當(dāng)取CL=16pF時(shí)，電容的取值為82pF、56pF、15pF、6.5/30pF；當(dāng)取CL=20pF時(shí)，取值為68pF、68pF、33pF、6.5/30pF。
頻率合成器(FrequencySynthesis)：是一個(gè)完整的高速、高分辨率、多回路頻率合成器，可工作在400MHz~480MHz和800MHz~950MHz兩個(gè)頻段，通過狀態(tài)寄存器F0~F3設(shè)定。合成器濾波器元件(圖4中41、42腳元件)取值有三種：窄帶(14.7KW+2.2nF)//220pF；標(biāo)準(zhǔn)(3.3KW+5.6nF)//560pF；高速數(shù)傳(10KW+1nF)//100pF。
接收發(fā)送選擇開關(guān)：在發(fā)送信號(hào)時(shí)呈高阻狀態(tài)，切斷PA到LNA的通路。在RX/TX控制位的控制下自動(dòng)切換開關(guān)狀態(tài)。
·RF濾波器：使用SAW帶通濾波器能提高AT86RF211的抗擾性。選用元件要保證接收發(fā)送選擇開關(guān)輸出和LNA輸入匹配，868MHz典型應(yīng)用時(shí)，用50W/50WSAW濾波器。
低噪聲放大器/混頻器1(LNA/MIXER1)：電壓增益從11dB~17dB可控；帶寬1.2GHz；900MHz時(shí)LNA自身噪聲3dB(匹配良好時(shí))，最大增益時(shí)總噪聲8dB，最小增益時(shí)總噪聲12dB；
中頻濾波器1(IF1)：選用常用的陶瓷濾波器，也可以用大于100pF的電容耦合來代替。
中頻放大器1增益/混頻器2(IF1 AMP+MIXER2)：IF1輸入匹配為330Ω，典型應(yīng)用時(shí)總增益14dB。
中頻濾波器2(IF2)：IF2完成窄帶頻道選擇，可用一個(gè)大于1nF的電容代替LC帶通濾波器。實(shí)際上頻帶選擇主要由IF1完成。
中頻放大器2(IF2 AMP)：輸入阻抗1.7KW,信號(hào)由455KHz的中頻濾波器2輸入。IF2DEC(31腳)接2.2nF的去耦電容。
接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)輸出：IF2的信號(hào)經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換后存放在狀態(tài)寄存器中作為6位RSSI數(shù)值。
FSK調(diào)制器：由PLL控制工作在穩(wěn)定的455KHz頻率上，串行數(shù)字輸出，無需曼徹斯特解碼。
數(shù)據(jù)限幅器(DATA SLICER)：限制鑒相器輸出電壓(27腳)。
功率放大器(PA)：天線阻抗匹配正確時(shí)，能夠輸出不低于+10dB的功率。當(dāng)RPOWER取值為10KW時(shí)，433MHz、868MHz、915MHz輸出功率分別為+14dB、+12dB、+10dB。
控制邏輯(CONTROL LOGIC)：通過接口可以連續(xù)監(jiān)示和控制AT86RF211芯片工作狀態(tài)。接口有三條引線：輸入使能端(SLE)、控制時(shí)鐘輸入端(SCK)和控制數(shù)據(jù)輸入輸出端(SDATA)。當(dāng)SLE=1，SCK、SDATA的數(shù)據(jù)不能進(jìn)入芯片，此時(shí)只有寄存器可以讀寫；SLE=0，SCK、SDATA有效。
寄存器：AT86RF211的寄存器結(jié)構(gòu)如表1所示，R/W=1時(shí)，寄存器處于寫狀態(tài)，讀寫時(shí)序如圖2所示。

圖3微控制器接口電路

表1
地址 讀寫 數(shù)據(jù)(32位)
A3A2A1A0 R/W D31-D0

典型應(yīng)用及與微控制器的接口
AT86RF211提供了6個(gè)用戶可使用的接口，包括數(shù)據(jù)收發(fā)(DATA MSG)、數(shù)據(jù)收發(fā)同步時(shí)鐘(DATACLK)、遠(yuǎn)程喚醒接口(WAKE UP)；另外3個(gè)是上述控制數(shù)據(jù)輸入輸出專用接口的SLE、SCK和SDATA。
AT86RF211可以直接與微控制器芯片連接，無須進(jìn)行曼徹斯特碼轉(zhuǎn)換，是標(biāo)準(zhǔn)的COMS電平。數(shù)據(jù)傳輸是串行傳輸(用戶數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù))，數(shù)據(jù)傳輸速率不能大于64Kbps，應(yīng)與控制寄存器中設(shè)定的頻率相同。
圖3所示的接口電路是一個(gè)綜合用途的接口電路，可作為無線抄表(電流)系統(tǒng)或無線數(shù)傳系統(tǒng)。當(dāng)作無線抄表系統(tǒng)使用時(shí)，電流值數(shù)據(jù)由A/D芯片TLC549轉(zhuǎn)換后通過單片機(jī)輸入給AT86RF211進(jìn)行發(fā)送。由MAX232構(gòu)成與計(jì)算機(jī)的通訊接口，通過上位機(jī)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸，即構(gòu)成數(shù)傳系統(tǒng)。AT86RF211構(gòu)成的無線收發(fā)部分如圖4所示。PCB射頻部分使用FR-4雙面板(1.6mm厚)，頂層為元件面(均為貼片元件)，底層為連續(xù)的地，兩層的連通孔多放一些。圖4中所有與電源連接的管腳都應(yīng)放一個(gè)100nF的去耦電容。射頻部分和單片機(jī)部分的電源分開設(shè)計(jì)，信號(hào)線不能與濾波器線路靠近。

圖4 AT86RF211的應(yīng)用原理圖與濾波器線路靠近

結(jié)語
AT86RF211的寄存器設(shè)置是使用的關(guān)鍵，用戶可以自己設(shè)置也可以使用缺省設(shè)置。天線匹配也是其效率發(fā)揮的關(guān)鍵，可以使用印刷天線，具體參數(shù)可參考nRF903的資料。

參考文獻(xiàn)
1 ATMEL：FSKTransceiver for ISMRadio Applications(AT86RF211)
2 黃智偉，李富英.基于射頻收發(fā)芯片Nrf903的無線數(shù)傳模塊設(shè)計(jì)[J].電子產(chǎn)品世界，2002.7B:pp46-48