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1、课程设计题目 基于RF2098芯片扩频接收器电路设计学院名称 电气工程学院指导老师班 级 电子信息工程053班学 号20054470309学生姓名 二00八年六月基于RF2098芯片扩频接收器电路设计摘要简要介绍RF2908的功能，内部结构，引脚构造和功能描述，芯片工作原理。RF2908是专门为工作在ISM频段而设计的直接序列扩频(Direct-Sequence Spead-Spectrum)单片接收器，其符合FCC Part l5.247.标准，适合数字无绳电话、保密通信链接、无线局域网、货物跟踪和便携电池供电的移动设备等领域应用。 主要技术特点如下： 工作频率为902928 MHz； 接收
2、灵敏度为-l00 dBm； 正交解调器； 工作电源为2.73.6 V； 工作电流为62 mA，待机模式电流为50A； 片内可编程86信道PLL频率合成器、基带滤波器和双数字比较器； 片内可选择中频带宽、带增益控制和信号强度指示器的双中频放大器。 关键字：直接序列扩频，带增益控制器。Abstract RF2908 briefed the function of the internal structure of , pin structure and function described, the chip works. RF2908 is designed for work in the IS
3、M band and the design of direct sequence spread spectrum (Direct-Sequence Spead-Spectrum) single-chip receivers, with FCC Part l5.247. Standard for digital cordless phones, secure communication links, wireless LAN, Cargo tracking and portable battery-powered mobile devices, and other areas of applic
4、ation. The main technical characteristics are as follows: operating frequency is 902 928 MHz; receive sensitivity for - l00 dBm; quadrature demodulator; work for the power supply 2.7 3.6 V; work for the current 62 mA, in standby mode current of 50 A ; 86-chip programmable channel PLL synthesizers, b
5、ase-band filter and a double-figures for comparison; -chip option IF bandwidth, with gain control and signal strength indicator of the double-IF amplifier. Key word: Direct sequence spread spectrum, with gain control.目 录1芯片简介-42. 引脚和封装-4.封装-5.封装描述-5.引脚功能-6 RF2908 内部结构和工作原理-63.1 RF2908内部结构方框图-7 3.2.
6、最大绝对额定值-7 3.3. 带宽选择控制-114. RF2908应用电路设计 -13 4.1.频道设计-13 4.1.1设计数据-144.1.2时间矢量图-14 4.2微分滤波器的设计-14 4.2.1应用示意图-15 4.2.2评估版示意图-16 4.2.3 评估板布局-175 工作关系示意图 5.1 射频带宽响应图-21 5.2 电压增益示意图-21 5.3 噪声系数与电压增益关系示意图-22 6 总结-22 7 参考文献-231 RF2908芯片简介该rf2908是一个单片集成电路，特别设计的直接序列扩频系统，在902mhz到928mhz ISM频段。部分包括直接转换接收器，正交解调器
7、， 双如果放大器增益控制和接收信号强度指示， onchip 可编程基带过滤器，双数据比较， 和串行编程86频道锁相环频率合成。二细胞或规管的三种细胞（ V到3.6 V 最高）电池的应用所支持的部分亦是下运作而设计，在遵守的FCC Part 15.247 。该装置是提供在48引脚塑料引脚LQFP封装。2. RF2908封装形式和引脚功能 2.1 RF2908采用LQFP48封装，引脚封装形式如图所示。2.2包装风格： LQFP封装- 482.3引脚功能介绍引脚符号功能1MOUT Q-来自前端混频器Q-正交相移信号输出2MOUT Q+来自前端混频器Q+正交相移信号输出3MIX VCC前端正交混频器
8、电源4MIX GND前端正交混频器地5LNA GND低噪声放大器（LNA）地6LNA IN衰减器和低噪声放大器（LNA）输入7SW GND输入衰减器地8LNA VCC输入放大器（LNA）电源9SW GND2输入衰减器地10ATTN输入衰减器控制端11MOUT I+来自前端混频器I+相移信号输出12MOUT I-来自前段混频器I-相移信号输出13IN I+I+相移信号中频信道输入14IN I-I-相移信号中频信道输入15GND2电源VCC2地16DCFB II相移信道直流反馈电容17VCC2VGA放大器电源18GND3电源VCC3地19IF OUT II相移信道模拟信号中频输出20VCC3数据放
9、大器电源211 DATA相移信道逻辑电平数据输出22RSSI I相移信道接收信号强度指示器23OSC B外部基准晶振基极连接端，基准晶振连接在基极和地之间24OSC E外部基准晶振发射极连接端，在发射极和地之间连接一个反馈电容25LE锁存数据输入到串行接口，数据是在的上升沿被锁存26PLL CLK移位寄存器时钟信号27PLL DATA装载输入数据到计数器的28PLL GND地29PLLD VCC电源30LO OUT B本机振荡器输出31RESNTR+提供直流电压，调整的中心频率32RESNTR-与引脚互补，参考引脚33LO OUT 本机振荡器输出34DO回路滤波器连接端35PLL ENABL和
10、功能控制端36RX ENABL接收电路使能端控制端37BW SEL2带宽选择输入，设置中频带宽38BW SEL1带宽选择输入，设置中频带宽39Q DATA信道逻辑电平数据输出40RSSI Q信道接收信号强度指示器41VREF增益控制基准42IF OUT Q信道模拟信号中频输出43VGC增益控制电压44VCC1信道的放大器和偏置电路电源45DCFB Q信道直流反馈电容46GND1信道电源地47IN Q-信道负输入端48IN Q+信道正输入端4950 RF2908 内部结构和工作原理 3.1 RF2908内部结构方框图 3.2特征：兼容FCC部分15.247 特征直接转换接收器单晶片86频道的频率
11、合成器对芯片可选，如果带宽允许在2.7 V到3.6 V的运作参数收视率单位窗体顶端供电电压窗体底端-0.5 to +3.6VDC控制电压-0.5 to +3.6VDC输入的RF20dBm输出负载载波50:01操作环境温度-40 to +85C储存温度-40 to +150C最大绝对额定值参数收视率单位供电电压-0.5 to +3.6VDC控制电压-0.5 to +3.6VDC输入的RF20dBm输出负载载波50:01:00操作环境温度-40 to +85C储存温度-40 to +150C参数 规格规格单位条件全部的Min.Typ.T=25 C, VCC=3.6V, Freq=915MHz频率范
12、围902 to 928MHz级联电压增益100dB级联噪声系数6dB级联输入IP3-12dBmHigh Gain5.5dBmLow Gain接收灵敏度60-100dBmIF BW=960kHz, Freq=915MHz, S/N=8dBLO泄露-65dBmAt LNA IN接收信号强度指示直流输出范围0.35 to 3.1VRLOAD=51k接收信号强度指示灵敏度30mV/dB接收信号强度指示动态范围65dB低噪声放大器和混频器工作频率范围902 to 928MHz电压增益22dB噪声系数6dB射频输入阻抗50RF输入驻波输入IP3-20-12dBm最大增益 ATTN=LOW正交相位平衡5.5
13、dBm最大增益 ATTN=HIGH正交幅度平衡-3dB与预期罗湖振幅和谐混频器输出阻抗150200微分直流电流消耗2633mA一个3.3供电电压参数 规格规格单位条件Min.Typ.条件和数据放大器频率范围Note 1MHz电压增益7780dB噪声系数5dB在最大增益设置35dB在最大增益设置输入IP3-65dBm在最大增益设置2dBm在最大增益设置输出直流偏移0mV增益控制范围6570dB增益控制电压范围1.2V增益控制灵敏度-0.08dB/mVVGA输出电压500mVPPVGA直流输出电压1.7V输出p1db11.64VPP5 K 负荷接收信号强度指示范围60dB在最大增益设置遵守接收信号
14、强度指示输出电压550.5 to 2.4V最高接收信号强度指示是2.5V或vcc-0.3输入阻抗1.52k两者以较低者为准。微分过滤器特色五极贝塞尔5极点贝塞尔内部的LPF 。带宽801, 2, 4, 8MHz3极外部的LPF通带纹波dB可选择从1 ， 2 ， 4 ， 8 MHz 。群时延ns “如果带宽回应”图。最终拒绝100dB在8 MHz ，增加带宽录得跌幅。数据放大器100dB带宽10MHz上升和下降时间2ns可以击沉/来源一毫安和维护逻辑高输出VCC-0.3VV这些逻辑的水平逻辑低电平产生VPLL频率,合成器,压控振荡器和LO窗体底端压控振荡器调谐范围800 to 1200MHz压控
15、振荡器的灵敏度30MHz/V取决于外部电阻器。电荷泵电流100Akpd=100A的/2=0.0159毫安/2的RAD参考频率晶体209.6MHz参考晶体的RS60相位噪声-66dBc/Hz10 kHz抵销。-96dBc/Hz100kHz抵销。LO产出水平-10dBm到100 微分负荷锁定时间1.5ms。步长300kHz3.4 带宽选择控制1）扩频技术理论证明在Shannon和Hartley信道容量定理中可以明显看出频谱扩展的作用：C = B Log2 (1+ S/N)式中：C是信道容量、单位为比特每秒(bps)，它是在理论上可接受的误码率(BER)下所允许的最大数据速率；B是要求的信道带宽，单
16、位是Hz；S/N是信噪比。C表示通信信道所允许的信息量，也表示了所希望得到的性能，带宽(B)则是付出的代价，因为频率是一种有限的资源，S/N表示周围的环境或者物理特性(障碍物、干扰发射台、冲突等)。 用于恶劣环境(噪声和干扰导致极低的信噪比)时，从上式可以看出：需要提高信号带宽(B)来维持或提高通信的性能,甚至于信号的功率可以低于噪声基底。(公式中并没有禁止这种条件！)。修改上述公式的对数基底可得：C/B = (1/Ln2) * Ln(1+S/N) = 1.443 * Ln(1+S/N) 应用MacLaurin级数：Ln(1+x) = x x2/2 + x3/3 x4/4 + .+ (-1)k
17、+1xk/k +.:C/B = 1.443 * (S/N (S/N)2/2 + (S/N)3/3 - .)在扩频技术应用中，信噪比较低(正如以上所提到的，信号功率甚至可以低于噪声基底)。假定较大的声使信噪比远远小于1(S/N 1)，则Shannon表示式近似为：C/B 1.433 * S/N可进一步简化为：C/B S/N 或: N/S B/C 在信道中对于给定的信噪比要无差错发射信息，我们仅仅需要提高发射的带宽。我们知道，扩频的主特点就是发射机和接收机必须预先知道一个预置的扩频码或密钥，扩频码必须足够长，尽量接近类似噪声的随机数字序列。但是，在任何情况下，他们必须保持可恢复性。否则，接收机将不
18、能提取发射息。因此，这序列是近似随机的，扩频码通常称为伪随机码(PRN)或伪随机序列 一个完整的扩频通信链路需要运用各种先进的技术和工艺：射频天线，大功率、高效率的功放，低噪声、高线性的LNA，高集成度收发信机，高分辨率的ADC和DAC，高速、低功耗数字信号处理器(DSP)等。设计者和制造商之间既相互竞争又精诚合作，最终使扩频系统得以实现。最难以实现的电路是接收通道，特别是对DSSS的解扩，因为接收端必须能够重新恢复原始信息，并且做到实时同步。码的识别也称为相关运算，它是以数字域实现的，需要进行快速的、大量的二进制加法和乘法运算。到目前为止，接收机设计中最复杂的问题是同步问题。与扩频通信的其它
19、技术相比，发展同步技术花费了更多的时间、金钱，也消耗了更多的人力、物力。目前，能够解决同步问题的方法有许多种，大多数方案需要大量的分立元件。DSP与ASIC的出现为其带来了重大突破。DSP提供高速的数学运算能力，在对扩频信号划分后进行分析、同步和去相关运算。借助于超大规模集成电路技术，ASIC降低了系统成本，并通过创建基本模块架构使其适合于多种应用。 2） 扩频的主要特点就是发射机和接收机必须预先知道一个预置的扩频码或扩频因子。在现代通信中，扩频码必须足够长，尽量接近类似于噪声的随机数序列。但是，在任何情况下，他们必须保持可恢复性。否则，接收机将不能提取发射信息。因此，这序列是近似随机的。扩频
20、码通常称为伪随机码(PRN)或伪随机序列。通常采用反馈型移位寄存器产生伪随机序列：、4 RF2908应用电路设计4.1 频道设计4.4.1设计数据 4.4.2时间矢量图 4.2微分滤波器的设计4.2.1应用示意图4.2.2评估版示意图4.2.3评估版布局 5 工作特性关系图5.1RF射频带宽响应示意图5.2电压增益示意图5.3噪声系数与电压增益关系示意图6总结 作为一名电子专业的学生，设计是我们将来必须的技能。第一次接触到电子类专业的专业英语，让我感到既新鲜又好奇。经过近两周的课程设计，让我对自己专业知识的掌握又有了新的认识。在刚开始的翻译过程中，不知从何做起，只知道结合自己的英语知识和电子词
21、典以及自己的一些专业知识对整个设计进行初步地翻译，之后感觉自己什么也没学到，心里特别的着急。但当我记起黄教授曾经跟我们说过阅读专业英语资料是我们电子类专业学生所必须掌握的技能时，我坚信这次的全英文资料设计对我将是一次锻炼意志力，增强信心，提高专业英语水平的机会。在这次的设计过程中，设计题比较简单，工作量比较优少，但因自己对专业知识掌握的不够，所以时间花费最多的是英文资料的翻译和最后的整理及排版。在对一些模糊不清的句子处理中通过“雅信”软件和同学的参考，再结合自己所学的专业知识，得到了较正确、完整的翻译，最终完成了本次的课程设计。通过这次设计，我了解了RF2908芯片的结构以及各引脚功能，并运用
22、它实现数字频率合成器的电路设计，掌握了数字频率合成器的内部结构及工作原理。另外还接触到一些新鲜的概念，丰富了我的专业知识。总体来说，这次的设计制作还是比较成功的，丰富了我的设计经验，让我获益匪浅。同时我还开始觉得摸索该如何设计电路并使之实现所需功能的过程是非常有趣的，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。总之，这次设计是对我所学知识的一个很好的检验。也让我体会到了设计电路的艰辛、设计思路的重要性同时更让我体会到成功的喜悦和快乐。这已是我们第二次做课程设计，可我相信还是会有许多的不足之处，请老师给予批评指正。7参考文献.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 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. 章燕翼现代电信名词术语解释M.北京：人民邮电出版社2004年4. 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5. Atmel Inc.Smart RF Wireless DATA Transmitter AT86RF401(Rev.1424A 7/18/00)DB/OL 2001年5月24