ISM波段單片FSK無(wú)線(xiàn)收發(fā)器AT86RF211

AT86RF211內部框圖及內部功能
AT86RF211內部框圖見(jiàn)圖1，功能如下。

圖1AT86RF211內部框圖

圖2寄存器讀/寫(xiě)時(shí)序

基準振蕩頻率選用晶體振蕩器，可選10.245MHz或20.945MHz，當取CL=16pF時(shí)，電容的取值為82pF、56pF、15pF、6.5/30pF；當取CL=20pF時(shí)，取值為68pF、68pF、33pF、6.5/30pF。
頻率合成器(FrequencySynthesis)：是一個(gè)完整的高速、高分辨率、多回路頻率合成器，可工作在400MHz~480MHz和800MHz~950MHz兩個(gè)頻段，通過(guò)狀態(tài)寄存器F0~F3設定。合成器濾波器元件(圖4中41、42腳元件)取值有三種：窄帶(14.7KW+2.2nF)//220pF；標準(3.3KW+5.6nF)//560pF；高速數傳(10KW+1nF)//100pF。
接收發(fā)送選擇開(kāi)關(guān)：在發(fā)送信號時(shí)呈高阻狀態(tài)，切斷PA到LNA的通路。在RX/TX控制位的控制下自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
·RF濾波器：使用SAW帶通濾波器能提高AT86RF211的抗擾性。選用元件要保證接收發(fā)送選擇開(kāi)關(guān)輸出和LNA輸入匹配，868MHz典型應用時(shí)，用50W/50WSAW濾波器。
低噪聲放大器/混頻器1(LNA/MIXER1)：電壓增益從11dB~17dB可控；帶寬1.2GHz；900MHz時(shí)LNA自身噪聲3dB(匹配良好時(shí))，最大增益時(shí)總噪聲8dB，最小增益時(shí)總噪聲12dB；
中頻濾波器1(IF1)：選用常用的陶瓷濾波器，也可以用大于100pF的電容耦合來(lái)代替。
中頻放大器1增益/混頻器2(IF1 AMP+MIXER2)：IF1輸入匹配為330Ω，典型應用時(shí)總增益14dB。
中頻濾波器2(IF2)：IF2完成窄帶頻道選擇，可用一個(gè)大于1nF的電容代替LC帶通濾波器。實(shí)際上頻帶選擇主要由IF1完成。
中頻放大器2(IF2 AMP)：輸入阻抗1.7KW,信號由455KHz的中頻濾波器2輸入。IF2DEC(31腳)接2.2nF的去耦電容。
接收信號強度指示(RSSI)輸出：IF2的信號經(jīng)ADC轉換后存放在狀態(tài)寄存器中作為6位RSSI數值。
FSK調制器：由PLL控制工作在穩定的455KHz頻率上，串行數字輸出，無(wú)需曼徹斯特解碼。
數據限幅器(DATA SLICER)：限制鑒相器輸出電壓(27腳)。
功率放大器(PA)：天線(xiàn)阻抗匹配正確時(shí)，能夠輸出不低于+10dB的功率。當RPOWER取值為10KW時(shí)，433MHz、868MHz、915MHz輸出功率分別為+14dB、+12dB、+10dB。
控制邏輯(CONTROL LOGIC)：通過(guò)接口可以連續監示和控制AT86RF211芯片工作狀態(tài)。接口有三條引線(xiàn)：輸入使能端(SLE)、控制時(shí)鐘輸入端(SCK)和控制數據輸入輸出端(SDATA)。當SLE=1，SCK、SDATA的數據不能進(jìn)入芯片，此時(shí)只有寄存器可以讀寫(xiě)；SLE=0，SCK、SDATA有效。
寄存器：AT86RF211的寄存器結構如表1所示，R/W=1時(shí)，寄存器處于寫(xiě)狀態(tài)，讀寫(xiě)時(shí)序如圖2所示。

圖3微控制器接口電路

表1
地址 讀寫(xiě) 數據(32位)
A3A2A1A0 R/W D31-D0

典型應用及與微控制器的接口
AT86RF211提供了6個(gè)用戶(hù)可使用的接口，包括數據收發(fā)(DATA MSG)、數據收發(fā)同步時(shí)鐘(DATACLK)、遠程喚醒接口(WAKE UP)；另外3個(gè)是上述控制數據輸入輸出專(zhuān)用接口的SLE、SCK和SDATA。
AT86RF211可以直接與微控制器芯片連接，無(wú)須進(jìn)行曼徹斯特碼轉換，是標準的COMS電平。數據傳輸是串行傳輸(用戶(hù)數據和控制數據)，數據傳輸速率不能大于64Kbps，應與控制寄存器中設定的頻率相同。
圖3所示的接口電路是一個(gè)綜合用途的接口電路，可作為無(wú)線(xiàn)抄表(電流)系統或無(wú)線(xiàn)數傳系統。當作無(wú)線(xiàn)抄表系統使用時(shí)，電流值數據由A/D芯片TLC549轉換后通過(guò)單片機輸入給AT86RF211進(jìn)行發(fā)送。由MAX232構成與計算機的通訊接口，通過(guò)上位機可以進(jìn)行數據無(wú)線(xiàn)傳輸，即構成數傳系統。AT86RF211構成的無(wú)線(xiàn)收發(fā)部分如圖4所示。PCB射頻部分使用FR-4雙面板(1.6mm厚)，頂層為元件面(均為貼片元件)，底層為連續的地，兩層的連通孔多放一些。圖4中所有與電源連接的管腳都應放一個(gè)100nF的去耦電容。射頻部分和單片機部分的電源分開(kāi)設計，信號線(xiàn)不能與濾波器線(xiàn)路靠近。

圖4 AT86RF211的應用原理圖與濾波器線(xiàn)路靠近

結語(yǔ)
AT86RF211的寄存器設置是使用的關(guān)鍵，用戶(hù)可以自己設置也可以使用缺省設置。天線(xiàn)匹配也是其效率發(fā)揮的關(guān)鍵，可以使用印刷天線(xiàn)，具體參數可參考nRF903的資料。

參考文獻
1 ATMEL：FSKTransceiver for ISMRadio Applications(AT86RF211)
2 黃智偉，李富英.基于射頻收發(fā)芯片Nrf903的無(wú)線(xiàn)數傳模塊設計[J].電子產(chǎn)品世界，2002.7B:pp46-48