基于ZigBee技術的無線數(shù)傳電路模塊設計

　　給出了基于ZigBee的無線數(shù)傳網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)方法。該無線數(shù)傳網(wǎng)絡系統(tǒng)基于UART串口通信協(xié)議，工作在無需申請的2．4GHz ISM頻段，并遵循IEEE 802．15．4 ／ZigBee協(xié)議，可以在全球范圍內應用而不用擔心與其它ZigBee用戶的地址相沖突。

　　數(shù)傳模塊的系統(tǒng)架構與總體設計：根據(jù)對數(shù)傳模塊技術指標的要求，系統(tǒng)的總體設計可分為無線數(shù)傳模塊、測試底板、計算機測試配置軟件等三部分。該測試系統(tǒng)總共由50個節(jié)點組成，其網(wǎng)絡拓撲結構為網(wǎng)狀網(wǎng)絡。50個節(jié)點之間可以互相發(fā)送數(shù)據(jù)，并可測試其數(shù)據(jù)通信功能、穩(wěn)定性及通信距離。

　　無線數(shù)傳模塊的硬件設計：無線數(shù)傳模塊的硬件設計主要分為CPU部分、射頻部分和接插件三個部分。圖3所示是CPU部分的主要電路，它由CC2430及其輔助電路組成；射頻部分主要由功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA）組成；作為通用產品，接插件的選擇也至關重要，為了方便模塊的替換，本文選擇可插拔、間距為1．27 mm的插針作為接插件。

　　該接插件使得模塊也可以像其他芯片一樣直接焊接在目標PCB上，同時，也可以上自動貼片機。 圖4所示是系統(tǒng)中的射頻部分電路原理圖。為了使傳輸距離更遠，就必須加大發(fā)射功率和提高接受靈敏度，所以，在射頻部分，本文的設計又增加了PA、LNA以及一些信號開關和開關控制信號的產生電路。LNA的增益可達13 dB左右，因而大大提高了傳輸距離和可靠性。

　　圖5所示是系統(tǒng)射頻功放電路圖，其中PA的發(fā)射功率可達20 dBm，故可大大提高傳輸距離。

　　數(shù)傳模塊的具體指標：根據(jù)數(shù)傳模塊的靈敏度、噪聲系數(shù)、選擇性、傳輸延時、安全等級等各項性能要求，ZigBee模塊的各項技術指標如下：射頻頻率：2．4GHz；通道數(shù)：具有16個射頻通道2．405～2．485；通訊視距：可靠傳輸距離在100米以上； 發(fā)射功率：低功耗型為-25～0 dbm；可調遠距離型為18．5～26 dbm可調；接收靈敏度：低功耗型為-90 dbm；遠距離型為-99 dbm；網(wǎng)絡拓撲：星狀、樹狀、網(wǎng)狀；每跳延時：不大于15 ms； 數(shù)據(jù)安全：采用128-Bit AES加密算法。