NRF403的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收電路設(shè)計(jì)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 NRF403的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收電路設(shè)計(jì) 圖1nRF403的內(nèi)部構(gòu)造圖 在這個(gè)內(nèi)部構(gòu)造圖中芯片包含功率放大器（PA），低噪聲接收放大器（LNA），晶體振蕩器（OSC），鎖相環(huán)（PLL），壓控振蕩器（VCO），在LNA與相乘器之間接有混頻器（MIXER）等電路。在接收模式中，輸入信號(hào)被低噪聲放大器放大，經(jīng)由混頻器變換，這個(gè)被變換的信號(hào)在送入解調(diào)器（DEM）之前被放大和濾波，經(jīng)解調(diào)器解調(diào)，解調(diào)后的數(shù)字信號(hào)在DOUT端輸出。而在發(fā)射模式中，壓控振蕩器的輸出信號(hào)是直接送入到功率放大器，DIN端輸入的數(shù)字信號(hào)被頻移鍵控后饋送到功率放大器輸出。由于采用了晶體振蕩和PLL

2、合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好。 2.2天線端的分析 天線的輸入/輸出，當(dāng)NRF403是接收模式時(shí)，ANT1和ANT2引腳端提供射頻輸入到低噪聲放大器；當(dāng)NRF403為發(fā)射模式時(shí)，從功率放大器提供射頻輸出到天線。天線連接到nRF403是差動(dòng)形式，天線通道推薦的負(fù)載阻抗是400歐姆。功率放大器輸出級(jí)有差動(dòng)構(gòu)造的2個(gè)集電極開路的晶體管組成，電源VDD到功率放大器必須通過集電極負(fù)載供電。當(dāng)連接差動(dòng)回路天線到ANT1/ANT2引腳端，電源將通過回路天線的中心供電。 單端天線連接到NRF403時(shí)，使用差動(dòng)到單端匹配網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示： 單端天線也可以使用8：1射頻變壓器連接到NRF403，工作在315MHZ上。

3、射頻變壓器必須有一個(gè)中心抽頭，用于電源供電1。 2.3基于NRF403的無線接收電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)選定NRE403作為要用的芯片后，我們要 2.3.1濾波器部分的分析 首先我們先研究本電路的濾波器部分。濾波器是一種能夠選擇通過或阻止某頻段信號(hào)的電路。根據(jù)其通過信號(hào)的頻率可分為低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器和帶阻濾波器。 濾波器一般采用LC，RC，LCR，LR元件構(gòu)成。本電路中從第4引腳接出的便是一個(gè)濾波網(wǎng)絡(luò)，它與芯片內(nèi)部的鎖相環(huán)相連，從它的電容，電阻的連接方式我們可以簡(jiǎn)單看做是一個(gè)無源比例積分濾波器。 2.3.2晶體振蕩器部分的分析 3 無線傳輸距離的分析 芯片的無線傳輸距離同樣是我們所必須考慮

4、的一個(gè)問題。所謂無線傳輸距離就是信號(hào)從發(fā)射端被發(fā)出到目的地被接收中間所經(jīng)過的距離，它是現(xiàn)實(shí)的工程設(shè)計(jì)很重要的一個(gè)參數(shù)。在工作頻率固定的前提下，影響工作距離的主要因素包括發(fā)射功率、發(fā)射天線增益、傳播損耗、接收天線增益、接收機(jī)靈敏度等，通過加大發(fā)射功率，提高天線增益，提高接收機(jī)靈敏度均起到提高通信距離的作用。 在影響無線通信距離的以上幾個(gè)因素中，作為設(shè)計(jì)者可以控制的因素有：發(fā)射輸出功率，RX-天線增益，TX-天線增益和接收靈敏度四個(gè)因素。而設(shè)計(jì)者不能控制的因素：傳輸損耗，路徑損耗，多徑損耗，周圍環(huán)境的吸收幾個(gè)因素，因?yàn)檫@些因素是由無線電波的特點(diǎn)所決定的，無法由設(shè)計(jì)者所改變。為了可以滿足所需要的無線

5、傳輸距離，作為設(shè)計(jì)者必須采取一定的措施來增加芯片的傳輸距離。 上面提到的幾個(gè)設(shè)計(jì)者可以控制的因素有提高發(fā)射輸出功率，提高天線的增益和提高靈敏度，它們都可以提高無線傳輸?shù)木嚯x。通常設(shè)計(jì)者會(huì)考慮采用加大發(fā)射功率的方式來提高通信距離，但這不是一個(gè)好的方法。因?yàn)槭褂霉β史糯笃鲿?huì)很大程度的增加系統(tǒng)的成本，功放本身的價(jià)格就很昂貴，而且是易損耗的器件，再加上要與發(fā)射網(wǎng)絡(luò)匹配和自身所需要的數(shù)量很多的外圍元器件，這些都會(huì)增大系統(tǒng)的成本。，雖然功放可以在一定程度上增加輸出功率，可它也同時(shí)放大了信號(hào)中的噪聲，而且會(huì)產(chǎn)生諧波干擾，使有用信號(hào)的可靠性和信噪比下降，可能影響通信的距離。 由于功放的種種缺陷，在實(shí)際中使用提

6、高天線增益的方法更為科學(xué)。下面具體研究如何增加傳輸距離。由于無線通信環(huán)境的不確定性，預(yù)測(cè)各種環(huán)境下的傳輸效果是不可能的，取決于以下因素的影響：路徑損耗，建筑物影響，人體影響，外界干擾，多徑現(xiàn)象，周圍環(huán)境的吸收等。我們只能在一個(gè)給定的條件下開展測(cè)試和評(píng)估。 同樣這是在假設(shè)發(fā)射功率為10dbm時(shí)，而且天線的增益為0db時(shí)的傳輸距離，而在我們實(shí)驗(yàn)時(shí)由于各種損耗和電源電壓的原因，發(fā)射功率并不能到達(dá)10dbm，而且我們使用的天線也不是很好的定向高增益天線，可能達(dá)不到0db，在實(shí)際的測(cè)試中，在開闊地帶的傳輸距離只有300m到500m，而在阻擋物較多的辦公樓中只有100m左右。 4 結(jié)論 將設(shè)計(jì)好的無線數(shù)據(jù)接收電路與MSP430單片機(jī)所構(gòu)