RF2903的原理及在擴頻通信中的應用

摘要：RF2903是RF公司生產(chǎn)的高性能、高集成度超低價專用擴頻接收芯片，它具有工作頻段寬、工作電壓低、配置靈活、適用范圍廣等特點，非常適合應用在DS-SS和FH-SS無線通信產(chǎn)品的設計領域。文中介紹了RF2903的主要特點和引腳功能，并對其在直接序列擴頻中的正交解調以及在跳頻通信系統(tǒng)中的FSK解調應用進行了分析，同時給出了相應的應用電路。

    關鍵詞：接收器；擴頻通信；跳頻；QPSK/FSK；RF2903

ＲＦ２９０３是ＲＦ公司的一款高性能擴頻接收芯片，它由射頻前端的預放與混頻、中頻可變增益控制和解調功能三部分組成。對于２００ＭＨｚ以下的中頻信號，(范文先生網(wǎng)www.panasonaic.com收集整理)其增益可以達到９０ｄＢ，該增益可由一個模擬電壓來實現(xiàn)。ＲＦ２９０３內含一個接收信號強度指示電路，可進行能量電平檢測，由于ＲＦ２９０３內有兩個對稱的混頻器，因而對正交解調十分有利。當然，它也可以用作ＦＭ／ＦＳＫ和ＡＭ解調，但在用作 ＡＭ檢測時，需要一個外部檢測電路。

ＲＦ２９０３擴頻接收芯片可廣泛用于擴頻通信系統(tǒng)、雙模式的模／數(shù)接收機、ＰＯＳ終端、手持式通信系統(tǒng)以及２．４ＧＨｚ 的ＩＳＭ寬帶接收機等系統(tǒng)中。

１�。遥疲玻梗埃车闹饕�特點和功能

ＲＦ２９０３的主要特點如下:

●可在３～６Ｖ的電壓下工作;

●具有ＦＭ、ＰＭ和正交解調功能;

●帶有線性模擬增益控制以及ＲＳＳＩ強度指示功能;

●中頻范圍為１０～２００ＭＨｚ，射頻范圍為１５０～１０００ＭＨｚ;

●正常工作溫度范圍為：－４０～＋８５℃;

●轉換增益可達９４ｄＢ以上;

●封裝形式為ＳＳＯＰ－２４。

２　引腳功能和內部電路原理

ＲＦ２９０３的內部原理圖及引腳排列如圖１所示，表１所列是ＲＦ２９０３的各引腳功能。由圖１可以看出，ＲＦ２９０３的射頻前端有三個射頻放大器及下變頻器，同時包含有三個具有線性增益控制和接收信號強度指示（ＲＳＳＩ）功能的單元電路，此外，ＲＦ２９０３內部還具有一個正交解調器。

表1 RF2903的引腳功能

管腳序號 管腳定義 功  能  描  述 1 ILO I通道解調混頻器LO輸入 2 QLO Q通道解調混頻器LO輸入 3 VCC5 I、Q兩通道解調混頻器的電源 4 VCC4 IF3放大器的電源 5 IF3 IF2輸出/IF3輸入 6、7 GND 接地端 8 IF2 IF1輸出/IF2輸入 9 VCC3 IF2放大器的電源 10 VCC2 IF1放大器的電源 11、12 IF IN-、IF IN+ IF1放大器的差分輸入 13、14 MIXOUT+、MIXOUT- RF混頻器輸出 15、16 LO+、LO- RF混頻器的差分輸入 17 B RF輸入腳 18 E RF三極管的發(fā)射極 19 GND 接地端 20 BG OUT 帶隙參考電壓輸出 21 GC 模擬增益控制腳 22 RSSI 接受信號強度指示 23 Q OUT Q通道解調混頻器基帶輸出 24 I OUT I通道解調混頻器基帶輸出

２．１ 射頻前端的射頻放大和下變頻

ＲＦ２９０３射頻前端的射頻放大和下變頻采用差分輸入形式，它們均具有低噪放大功能。如果不采用差分輸入形式，可將其中一個輸入端懸空或者將其連到電源Ｖｃｃ。為了使系統(tǒng)設計具有靈活性，射頻前端可以采用不同的設計方式。為了確保ＲＦ２９０３在它的接收靈敏度范圍內能夠可靠地接收到信號，ＬＮＡ和混頻器應調至它們的最大增益和最小噪聲系數(shù)，這可以利用它的外圍三極管加上電感和電容來實現(xiàn)。為了提高系統(tǒng)的靈敏度，可以外加低噪聲放大器（ＬＮＡ），這樣，同時也可以提高整個系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。

２．２ 帶線性增益控制和ＲＳＳＩ的中頻放大器

ＲＦ２９０３的中頻部分由三組相同的帶線性增益控制和ＲＳＳＩ的中頻放大器組成。當ＲＦ２９０３應用于線性系統(tǒng)（比如直接序列擴頻接收機中）時，增益控制將使信號電平保持在一定的水平。而當它應用在非線性系統(tǒng)（比如ＦＭ或跳頻接收機中）時，其增益可以一直保持最大狀態(tài)。

２．３ 增益控制

對ＲＦ２９０３增益的控制可以通過調節(jié)一對差分放大器，而讓另一對放大器不工作來實現(xiàn)。因為中頻放大器的兩對差分輸入對是相互導通的，也就是說，當流向一對的電流較大時，流向另一對的電流則較小。

２．４ 接收信號強度指示

通過ＲＳＳＩ可以知道接收信號的強度，它隨控制增益的變化而變化。這樣，在做系統(tǒng)設計時就可以利用ＲＳＳＩ來設計一個反饋環(huán)路，以便保持輸出信號的穩(wěn)定。

２．５ 正交解調器

ＲＦ２９０３的正交解調器由兩個混頻器構成，并可由中頻放大器的輸出來差分驅動。必須注意的是，它的輸入信號必須具有９０°的相差，這可以通過圖２所示的簡單相移電路來實現(xiàn)。由于ＬＯ輸入是直接與輸入三極管的基極相連的，因此需要一個外部上拉電阻�；祛l器輸出可由下一級的發(fā)射極緩沖，這樣，它可以直接驅動低阻濾波器。芯片自帶的帶隙參考電壓輸出可用來校正電路，在這個過程中，片子對溫度和電源的變化不敏感，所以它在２．７Ｖ到５．５Ｖ的供電電源條件下都可以正常工作。

圖3

３　ＲＦ２９０３在擴頻通信中的應用

目前在擴頻通信中采用的調制解調方式主要是正交調制解調，圖３所示是ＲＦ２９０３在擴頻系統(tǒng)接收機中的正交解調應用電路。值得注意的是混頻器輸出和中頻輸入引腳，因為采用的是單端濾波器，所以沒有必要利用平衡濾波器的輸出和平衡中頻部分的輸入，而只利用一個輸入和一個輸出即可。圖中把１４腳作為混頻器的輸出，１１腳作為中頻輸入。當然也可以利用１３腳和１２腳。由于在混頻器的輸出端和中頻輸入端有一個濾波器，所以當要求高度隔離時，推薦用１１腳和１４腳，而不采用１２腳和１３腳。經(jīng)過測試，在９００ＭＨｚ時，ＲＦ２９０３的接收靈敏度可達－１００ｄＢｍ。

眾所周知，跳頻系統(tǒng)中主要采用ＦＳＫ調制和解調方式，圖４所示是ＲＦ２９０３在跳頻通信系統(tǒng)接收機中的ＦＳＫ解調應用電路。由圖可見，它的外圍電路與它在正交解調應用中的外圍電路差不多，只是在信號輸入端有一些改變。當ＲＦ２９０３用于ＦＳＫ解調時，它的增益控制可以調節(jié)到最大，因為在這種情況下，中頻放大并不需要其滿足線性條件。最后需要說明的是，如果不利用ＲＦ２９０３的解調功能，而是在 ＬＯ輸入端加一個直流電壓，那么，ＲＦ２９０３也可以作為一個普通的放大器來使用。

圖4

４　結束語

ＲＦ２９０３是主要用于ＤＳ－ＳＳ和ＦＨ－ＳＳ的超低價專用接收芯片，它具有工作頻段寬、工作電壓低、配置靈活、適用范圍廣等特點。因此ＲＦ２９０３非常適合應用在無線通信領域。

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