4400218通信原理课程设计.docx
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4400218通信原理课程设计
通信原理课程设计
题目基于MICRF007OOK440MHz～300MHz低功率接收器
学院名称电气工程学院
指导老师黄智伟教授宁志刚副教授
班级通信092班_
学号20094400218_
姓名肖立传_
2011年12月
目录
1.MICRF007芯片简介、引脚定义与功能----------------2
1.0概述----------------2
1.1典型电路应用----------------3
1.2引脚定义----------------3
1.3技术参数----------------4
2.MICRF007原理与结构----------------6
2.1原理框图----------------6
2.2内部结构----------------7
3.MICRF007测试电路和应用信息----------------9
3.1测试电路----------------9
3.2应用信息----------------10
4.MICRF001的典型应用---------------12
5.封装尺寸----------------13
6.总结----------------14
7.参考文献----------------15
.1.
MICRF007使用说明
1.0概述
Micrf007是一款单片ASK/OOK接收器,采用了Micrel公司最新的Qwikradio技术,适用于各种遥控无线领域.它是一片真正的无线入-数据出单片IC,RF和IF调谐均在芯片内自动完成,无需手工调谐,在实现高稳定的同时极大的降低了系统成本.
它是个超外差接收器,内部本振根据外部的参考晶振或时钟固定在单一频率上.与常规的超外差接收器一样,对应的发射器频率必须要准确控制,一般采用晶体或SAW谐振器.
Micrf007相对于Micrf001/011有2各方面的增强:
一是增加了关断功能,可实现周期性工作,二是降低了电流损耗.Micrf007在315Mhz连续工作时电流仅需要1.7mA.
所有数据解调滤波均在芯片内进行，无需外置基带滤波器。
数据速率可达2.1Kbps.
特征
1.完整的单片UHF接收器
2.300到400MHZISM频段
3.数据可以达到2.1kbps
4.自动调节，无须手工操作
5.超低功耗
6.天线射频后向辐射很低
7.外围元件少。
应用
1.汽车遥控门（RKE）
2.远距离射频识别（RFID）
3.家电遥控
4.遥控车库门（GDO）
5.智能安全防范
6.无线遥控系统
7.无线数据传输
型号
解调器带宽
封装形式
Micrf007BM
2.1KHZ
8-PinSOIC
.2.
1.1典型应用电路：
1.2引脚定义
引脚功能表
.3.
1.3技术参数
极限工作条件：
额定工作条件：
电源电压（VDDRF,VDBDB）…………7V电源电压（VDD）…………+4.75V~~+5.5V
输入/输出电压（Vss-0.3~~Vdd+0.3）环境温度（Ta）…………40℃~~~+85℃
最大结温（Ts）……………150℃射频范围………………300MHZ~~~440MHZ
储存温度范围（Ts）………65℃~~+150℃
焊接温度（焊接时间10秒）………260℃
特性参数：
Vddrf=Vddbb≤Vdd；
+4.75V≤Vdd≤5.5V；
Vss=0V;Cagc=4.7uf;Cth=0.047uf;
Frefosc=4.90Mhz;
Ta=25℃
符号
参数
测试条件
最小植
典型值
最大值
单位
LOP
工作电流
315MHZ连续工作
1.7
mA
433MHZ连续工作
3.0
5.5
315MHZ周期工作
170
uA
433MHZ周期工作
300
LSTBY
待机电流
Vshut=VDD
0.5
uA
射频中频部分
接收灵敏度
-96
-90
dBm
fir
中频中心频率
2.0
MHZ
FBw
中频带宽（3db）
430
kHZ
Fant
射频输入范围
300
440
MHZ
数据占空比
20
80
%
最大接收功率
R=50
-20
dbm
寄生逆向隔离
Ant脚，R=50
1
UVrms
AGC上升/衰减比
0.1
AGC漏电流
T=85度
100
nA
Zrefosc
参考振荡器输入阻抗
290
kΩ
参考时钟电压
0.1
1.5
Vpp
参考振荡器源电流
4.5
5.2
uA
解调器
Zcth
CTH源阻抗
110
kΩ
△Zcth
CTH源阻抗最大变化
-15
+15
%
Izcth
CTH源d电流
解调器带宽
2.1
KHZ
数据控制部分
Iout
输出电流
DO引脚，拉位输出
10
uA
Vout
输出高电平
DO引脚，Iout=1uA
0.8Vdd
V
Vout
输出低电平
DO引脚，Iout=1uA
0.2Vdd
V
Tr,tp
输出上升/下降时间
DO引脚,load=15pf
10
us
说明：
1.超出输出极限可能损坏元件。
2.超出额定工作时间性能可能发生改变。
3.该器件属静电敏感器件，请采取合理的静电防护措施。
4.灵敏度定义误码率BER=0.01时输入端测得的信号平均值，输入信号平均占空比为50%，数据速率为300bps的归零波形。
射频输入采用50欧姆阻抗匹配。
5.寄生隔离表征在射频输入引脚（ANT）用50欧姆电阻测试时显示的寄生元件参数。
6.灵敏度是接收器的常用特性参数，是表征接收器输入噪声的一个指标，通常输入噪声为热噪声。
7.该参数与参考振荡成正比，当不为3.36MHZ时用下面的式子计算：
fREFOSCMHZ/4.9*（4.9MHZ对应参数值）
例如：
6.00MHZ对应参数=6.00/4.90*（4.9对应参数）
8.该参数与参考振荡器频率成反比。
当参考频率不是4.90MHZ时，该参数可由下式计算：
4.90/Frefosc*（3.36对应参数值）
例如，参考振荡器频率Ft=6.00MHZ时，（6.00MHZ对应参数）=4.90/6.00*（4.9MHZ对应参数。
.5.
典型特性曲线
电流-频率特性电流-温度特性
2.0原理及结构
2.1原理框图
.6.
MICRF007芯片如上所示，他由三个部分组成：
UHF下转换，OOk解调，基准与控制。
两个电容和定时元件（通常为晶振），连同电源去耦电容，这些是Micrf007实现完整的UHF接收器所需要的外围元件。
SHUT引脚为控制输入端，置为低电平可使接收器，兼容CMOS,内部上拉到高电平。
2.2内部结构
中频带通滤波器
中频带通滤波器为5阶带通滤波器，解调滤波器为2阶低通滤波器。
基带解调滤波器。
MICRF007是一个内置的基带滤波器，带宽为2.1KHZ，该滤波器把接收器的原始数据速率限制在2.1Kbps以内。
数据限幅电平
外置电容Cth和内部变容电阻R，提取解调信号的直流值，用做逻辑电平数据限幅基准，R的有效值为118千欧。
限幅电平会随解码电平而改变。
但典型值在5毫秒到50毫秒之间。
自动增益控制
信号通道采用自动增益控制来增大接收器的输入动态范围。
外部电容Cagc必须与芯片CAGC相接。
衰减/上升时间比例固定为10：
1，但是上升时间常数可以通过选择外部电容的值来设置。
基准振荡器
所有定时与调谐功能均由内部考毕慈振荡器完成，参考频率可以由两种方法接入。
由晶振产生或接入外部时钟信号，外部时钟信号可以由系统内由晶振的微处理器产生，峰值不超过0.5V，以交流耦合方式接入。
关断功能
Shut端置为高电平，器件接入低功耗待机模式，小于1uA，此时内部上拉到高电平。
要激活接收器，将引脚外部拉低即可。
I/O接口电路
DO引脚
数据输出端内部的电路如下图所示。
输出为10uA推拉开关电流，可以驱动CMOS负载。
当驱动大容性负载时，建议使用外部缓存冲驱动器。
.7.
CAGC引脚DO引脚
REFOSC引脚：
EFOSC输入如下图所示：
这是一个含有30pf电容的考毕慈振荡器，输出阻抗高达200千欧姆，该输入结构可配合使用标准的陶瓷振荡器。
当需要更精确频率时，可以使用晶体振荡器。
引脚直流电压为1.4伏。
控制输入如下图所示:
标准的输入是由一个小型的MOSFET构成的逻辑反相器，长沟道P型是一个软上拉电阻作用，典型的上拉电流是5uA，使得阻抗为1兆欧。
.8.
3.0测试电路和应用信息
3.1MICRF007测试电路如下：
PCB如下图：
PCB顶视图
.9.
PCB底试图
3.2应用信息
发射器兼容性
通过SAW或者晶体振荡器的发射器配套使用时，它的性能是最好的，接收器参考振荡器要求用晶体振荡器。
旁路电容
VDD端电源旁路电容连线需要尽量短，最好直接接到VSS端.
输入滤波网络
在噪声较高的环境中使用时,可在ANT引脚和VSS中间接一个带通滤波网络,以提高接收的选择性和实现输入过载保护.
噪声抑制
在没有信号时,数据输出端DO会随噪声随机变化.一个简单的解决方法就是在CTH引脚上加一个小的偏置电压以使噪声不会触发内部的比较器。
通常为20mV到30mV即可，实现方法是在CTH引脚和VSS或VDD端之间接一个几兆欧的电阻。
噪声抑制会降低接受灵敏度，要适当选择抑止偏执电压。
AGC端
将一个电阻与Cagc电容并联，上升/衰减时间常数会有所变化。
调整值可以根据具体的应用而定，大使通常设计为10：
1,可以满足绝大多数应用。
为使器件有最大的工作范围，自动增益控制电路文波应小，最好10mVpp一下，因此CAGC的建议值最好至少为0.47uF.
.10.
晶振选择
对任何一个超外差接收器而言，内部本振（LO）频率fLO与接收到的射频发射频率fTX的中频（IF）中心频率，基准振荡器频率fT选择如下式：
Ft=flo/64.5
Flo=ftx*（1.064ftx/390）
单位为MHZ，f为上边带与下边带的混合值。
参考振荡器为4位小数的就可以了。
常用的参考频率如下
发射频率fTX
基准频率fT
315MHZ
408790MHZ
390MHZ
6.0630MHZ
418MHZ
6.4983MHZ
433.92MHZ
6.7458MHZ
外部时钟信号
使用外部时钟信号应采用交流耦合方式，幅值为0.5Vpp
限幅电容选择
首先选择数据限幅电平常数，与系统参数，如系统解码响应时间，数据格式有关。
CTH引脚的源阻抗由下式给定：
Rsc=118kΩ*4.90/fT
FT单位为MHZ，当限幅电平常数t确定，则电容Cth由下式决定：
Cth=t/Rsc
选择精度20%的X7R陶瓷电容器即可
连续工作模式下Cagc的选择
AGC控制电压的纹波需要用一个足够大的电容来抑制。
建议此电容值在0.47uF~~4.7uF之间。
Cagc决定了从完全放电状态（零电压）到AGC电压建立所学要的时间，即：
△t=1.333Cagc-0.44试中，Cagc单位为uF，△t单位为S。
周期工作下的AGC选择
AGC控制电压关断模式下的衰减应在芯片重新启动后尽快得到补偿，因此芯片通电后10s内AGC推拿电流为原来的45倍，为了是电压在10s内得到补偿，要适当选择Cagc电容和关断时间。
由于衰减电压极性未知，即AGC电压可能被抬高，也可能被拉低，最坏的情况是AGC电压拉低，此时恢复比较困难，因为AGC端上拉电流是下拉电流的1/10。
下拉衰减的补偿如下式：
I/Cagc=△V/△t
I为自动增益控制的增大电流（67.5uA）
△V为电压衰减，△t为恢复时间
.11.
4.0典型应用电路：
如图为315MHZ接收解码电路，接收器为连续工作模式，六位解码和两位码输出。
下表为BillofMaterial：
.12.
应用PCB图如下：
5.0封装尺寸：
上图为8-LeadSOP（M）封装
.13.
心得体会
通过这次课程设计，是我更加扎实的掌握了有关通信原理方面的知识，加强了我的动手，思考和解决问题的能力。
在设计过程中虽然遇到了不少的问题，但经过多次的查阅资料和请教同学，终能将问题圆满解决。
但是也暴露了我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我更加明白了实践的重要性。
过而能改，善莫大焉。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。
最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了焊接的方法和技术，通过查询资料，也了解了收音机的构造及原理。
我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
通过这次课程设计，我从中学到了很多，也更加的体会到了“态度决定一切”这句话的含义。
首先这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性。
把理论知识和实践相结合，将理论付诸于行动，从实践中得出结论，才能更加深刻的理解书本上的知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力。
.14.
参考文献
1.黄智伟．无线数字收发电路设计[M].北京：
电子工业出版社．2004年
2.黄智伟．无线发射与接收电路设计[M].北京：
北京航空航天大学出版社．2004年5月
3.黄智伟．射频集成电路芯片原理与应用电路设计[M].北京：
电子工业出版社．2004年3月
.15.
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