短距離ISM頻段無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用設(shè)計(jì)

摘要： 給出ATA5428在ISM頻段短距離雙向無線數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： ATA5428；ISM；433MHz短距離雙向無線通信

引言

　　近些年來，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，ISM頻段單芯片的無線數(shù)據(jù)通信IC的性能日益提高，短距離無線應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，其中包括家用電器，消費(fèi)電子產(chǎn)品，工業(yè)控制，安防，自動(dòng)抄表，汽車遙控控制等諸多領(lǐng)域。

　　本文介紹一種基于ATMEL公司的單芯片多頻點(diǎn)，工作于ISM頻段的收發(fā)芯片 ATA5428在無線數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用。

　　ATA5428是ATMEL公司新推出的一款包含了射頻功能和邏輯控制功能的集成電路?？梢怨ぷ饔?31.5MHz~436.5MHz。ATA5428具有低功耗和高集成度，傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)，接收的靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，其內(nèi)部集成壓控振蕩器、鎖相環(huán)電路、功率放大電路、解調(diào)電路、變頻器、中放電路等。由于高度的集成化使復(fù)雜無線電路大大簡(jiǎn)化，以往較難處理的射頻部分，被簡(jiǎn)化到只需在IC外圍加上幾個(gè)免調(diào)試的分立元件。

　　ATA5428內(nèi)部含有自動(dòng)定時(shí)接收喚醒數(shù)字邏輯控制電路，可以設(shè)定喚醒的周期，選擇這個(gè)功能后僅僅增加一些收發(fā)延遲，但會(huì)成倍的降低接收功耗。

　　ATA5428內(nèi)部含有7個(gè)控制寄存器，可以非常簡(jiǎn)單的對(duì)頻率、收發(fā)速率、調(diào)制方式進(jìn)行設(shè)置。 ATA5428內(nèi)部還包含一個(gè)16字節(jié)先進(jìn)先出RAM緩沖器，利用這個(gè)功能減少對(duì)MCU的依賴，使MCU有更多的時(shí)間處理其它的事務(wù)。所以，MCU既使運(yùn)行在比較低的頻率，在收發(fā)雙方不小于100ms響應(yīng)下，依然能夠正常工作。
  
系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)使用了AVR系列單片機(jī)ATmega88。ATA5428與ATmega88通訊采用SPI接口，與外部通信采用UART接口。由于高度集成化ATA5428外圍零件已經(jīng)很少，所以設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是RF前端的匹配電路的設(shè)計(jì)。一般的RF芯片發(fā)射與接收端口的阻抗并不是標(biāo)準(zhǔn)的50Ω阻抗，而是在不同頻率下都可以等效為一個(gè)實(shí)部加一個(gè)虛部 ，例如ATA5428在433.92MHz的頻率下輸入阻抗可以等效為(32-j169)Ω，要達(dá)到最佳的接收效果必須將輸入阻抗通過外圍器件的補(bǔ)償使之與50Ω的天線匹配，

圖1  ATA5428應(yīng)用電路

圖1中L4與C1的作用是補(bǔ)償輸入阻抗成為50Ω，同樣L2與C8的作用是用于補(bǔ)償使輸出阻抗為50Ω，同時(shí)L2還起到高頻扼流的作用。C9，L1，C10組成一個(gè)三階低通濾波電路，3dBm的截止頻率約為500MHz左右，低通濾波電路一方面可以抑制發(fā)射的高次諧波，另一方面可以衰減輸入噪音。必須注意，為了降低輸入輸出網(wǎng)絡(luò)的互相影響，在ATA5428 的內(nèi)部增加了一個(gè)天線開關(guān)，在發(fā)射狀態(tài)時(shí)開關(guān)閉合，輸入網(wǎng)絡(luò)前的20mm×0.4mm傳輸線由于長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1/4波長(zhǎng)，所以等效與一個(gè)電容接地，而在接收時(shí)，等效一個(gè)電感，這部分的設(shè)計(jì)必須注意的是分布參數(shù)影響。另外高頻部分的走線盡量的短粗，元器件參數(shù)要根據(jù)線路板的實(shí)際情況作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以抵消分布參數(shù)的影響。