飛思卡爾ZigBee射頻芯片MC13192的原理與應(yīng)用

　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)芯片

　　內(nèi)部結(jié) 構(gòu)如圖 1所示 。芯 片主要由模擬接收發(fā)射部分 、數(shù)字調(diào)制解調(diào)部分、片內(nèi)頻率合成器、電源管理部分以及與 MCU接 口部分組成 。從 天線 接收進(jìn)來 的射頻 信號(hào)經(jīng)過兩次下 變頻 之后變成 兩路 正交信 號(hào) （I和 Q 片內(nèi)集成的CCA（空閑信道評(píng)估 ）模塊根據(jù)接收到的基帶信號(hào)的能量進(jìn)行空閑信道評(píng)估檢測(cè)。CCA和前端的LNA（低噪聲放大器 ）都要受到AGC（自動(dòng)增益控制 ）的控 制。數(shù)字接收端通過 差分碼 片檢測(cè)（DCD）后經(jīng)過相關(guān)器對(duì)直接序列擴(kuò)頻 （DSSS）進(jìn)行解擴(kuò) ，經(jīng)過符號(hào) 同步 檢測(cè) 和包處理以后最終得到接收到的數(shù)據(jù)。通過 SPI接 口傳送 到 MCU。要發(fā)送 的 128字節(jié)信號(hào) 由 MCU通 過 SPI接 口傳送到 MC13192的發(fā)送緩沖器中，頭幀和幀檢測(cè)序列由MC13192產(chǎn)生，根據(jù)IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn) ，所要發(fā)送的數(shù)據(jù)流的每 4個(gè)比特被 32碼片的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻 ，擴(kuò)頻以后的信號(hào)送到相位開關(guān)調(diào)制器上 以 O—QPSK的方式通過直接上變 頻調(diào)制到載波后通過 天線 發(fā)射出去。芯片還集成頻率合成器 、電源管理模塊 、定時(shí)器 、中斷判決器 以及用 于接收 、發(fā)射 的存儲(chǔ) 器電路。

　　應(yīng) 用 電路

　　圖 2是 MC13192應(yīng)用于 ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備典型應(yīng)用電路。要發(fā)送的信號(hào)從 MCU通過SPI口傳送 到MC13192中 ，經(jīng)過擴(kuò)頻 O—QPSK調(diào)制到載波 后通過 發(fā)通路從 天線發(fā)射 出去 。從天線來 的射頻信號(hào)經(jīng)過 收通 路傳送到 MC13192中，經(jīng)過解調(diào)、解擴(kuò)得到原始的數(shù)據(jù) ，再通過SPI 接 口傳送 到 MCU，MCU同時(shí)提供對(duì)收發(fā)通路切換 的控 制 。電路中的MC13192射頻信號(hào)采用差分輸 入輸 出的方 法 ，天線采用 的是與輸入輸出相匹配的平衡印制線天線，當(dāng)然，從 實(shí)際設(shè)計(jì)需要 出發(fā)也可 以使用芯片天線來 替代印制線 天線 。從 天線接 收的射頻信號(hào)通過 由L3和C12組成的窄帶匹配網(wǎng)絡(luò)和單 刀雙擲開關(guān) PG2120TK—E2后傳送到變壓器z1上，由z1將其分解為兩路差分信號(hào)傳送到 MC13192芯片的兩個(gè)射頻信號(hào)輸入管腳 RIN—M和 RIN—P上 ；要發(fā)射的兩路射頻信號(hào)從芯片的兩個(gè)射頻信號(hào)輸出端PAO—P和PA0一M輸出，經(jīng)過變壓器z2后合成一路信號(hào)，通過單刀雙擲開關(guān) PG2120TK—E2和由L3和 C12 組成的窄帶匹配網(wǎng)絡(luò)后傳送到天線上發(fā)射 出去 。需要注 意的是芯 片的 PAO+和PAO一管腳需 要和芯片 的VDDA相連 ，在 電路 中是通過變壓器z2將它們相連的?？?慮到晶體振蕩器對(duì)通 信質(zhì)量 的影響，在印制板排版時(shí)應(yīng)將晶體振蕩器的位 置盡 可 能地 靠 近 MC13192芯 片 的 XTAL1和XTAL2管腳。電容c5、c6的值應(yīng) 該 與 晶體 振 蕩 器 負(fù) 載 電 容 相 一 致 ， MC13192芯片指定的 晶振頻率為 16MHz，穩(wěn) 定度需 要在 ±40ppm之間 。芯 片的VDDA、VDDLO1、VDDLO2、