无线发射芯片原理分析论文

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RF2516是RFMicroDevice公司推出的一种单片AM／ASKVHF／UHF发射芯片，可工作于100MHz～500MHz，并采用AM／ASK调制方式。其片内集成了PLL、VCO和参考振荡器。工作电压为2．25V～3．6V，可为50Ω负载提供±10dBm的输出功率。

RF2516可应用在315MHz～433MHz的远程无钥匙接入系统、无线安全系统及其它远程控制设备中。由于其片内集成了VCO、鉴相器、预定标器和参考振荡器,因此,只要外接一个晶体谐振器就可构成完整的锁相环。RF2516除了具有标准的掉电模式外，还具有自动锁相检测功能。当PLL失锁时，发射输出无效.

1引脚功能

RF2516采用16脚QSOP封装形式。下面是其各引脚的功能说明：

脚1(OSCB):该脚直接和参考振荡器三极管的基极相连。一个68pF的电容接在该脚和引脚2间；

脚2(OSCE):该脚直接和参考振荡器三极管的发射极相连。一个33pF的电容接在该脚和地之间；

脚3(PD):当该脚为低电平时，所有的电路关闭；当该脚为高电平时，电路正常工作；

脚4（GND）：TXOUT放大器的接地端，应使引线尽量短并直接连接到地，以求最佳的工作性能；

脚5（TXOUT）：发射输出端，该脚是集电极开路输出端，需要接一个馈电电感与匹配电容，构成集电极谐振匹配电路同时给放大器的集电极馈电;

脚6（GND1）：TX输出缓冲放大器接地端；

脚7（VCC1）：该脚给缓冲放大器提供偏置；

脚8（MODIN）：AM、数字调制信号通过该脚加给载波。一个外部电阻通过该脚给输出放大器提供偏置，其电压不能超过1．1V，过高的电压可能损坏器件；

脚9（VCC2）：该脚用来给VCO、晶体振荡器、鉴相器提供直流偏置。中频旁路电容应直接接在该脚和地之间；

脚10（GND2）：数字PLL接地端；

脚11（VREFP）：旁路偏置参考电压引脚，旁路电容应选择合适的大小以给参考晶体振荡器滤波，旁路电容直接和该脚相连；

脚12（RESNTR－）：该脚用来给VCO提供直流控制电压，并调节VCO的中心频率；

脚13（RESNTR＋）：和引脚12相同；

脚14（LOOPFLT）：泵电路输出端，从该脚到地的RC网络用来设置PLL带宽；

脚15（LDFLT）：该脚用来设置锁定检测电路的门限，旁路电容用来和片内1kΩ电阻设置RC时间常数。这个信号用来控制MODIN电路。时间常数应是参考周期的10倍；

脚16（DIVCTRL）：预置分频器控制端，高电平选择64分频，低电平选择32分频。

2内部结构

RF2516的内部结构如图1所示。RF2516中的参考振荡器是COLPITTS（考毕兹）型振荡器（电容反馈式三点振荡电路）。引脚1（OSCB）和引脚2（OSCE）通常与振荡三极管相连。两个电容的大小分别为68pF和33pF。COLPITTS型振荡器具有高可靠性、相位噪声合适等特性。

预定标器的作用是通过设置DIVCTRL引脚上的逻辑电平将VCO的输出频率64分频或32分频。高电平选择64分频，低电平选择32分频。分频后的信号将反馈到鉴相器内与参考频率进行比较。

RF2516片内集成有鉴相器和电荷泵。鉴相器可将参考振荡器和VCO的相位进行比较。它的输出一般与电荷泵相连。鉴相器是双稳态触发型数字鉴相器，也称为数字鉴相／鉴频器或数字三态比较器。其电路主要由两个D触发器组成，它们的输出加到与非门。与非门的输出与触发器的复位端相连。触发器的输出还和电荷泵相连。每个触发器的输出是一脉冲信号，它的频率与触发器的输入信号频率有关。当两个触发器的输入相同时，其输出被锁频锁相。而当输入不同时，触发器将提供信号给电荷泵，并由电荷泵对环路滤波器充电、放电或进入高阻状态，这也是三态数字比较器的来历。这种鉴相器的主要优点是能够纠正相位和频率误差。当已锁相时，鉴相器可用相位误差来纠正；当失锁时，鉴相器用频率误差来纠正。这种鉴相器可以在任何条件下进入锁相状态。

器件中的电荷泵由两个三极管组成，一个给环路滤波器充电，另一个给环路滤波器放电。它的输入是鉴相器的触发器输出信号。因为有两个D触发器，所以有四种状态。环路滤波器可对来自电荷泵的脉冲进行积分，以得到VCO的控制电压。

VCO的输出通过缓冲放大器加到预定标器电路，可选择进行64分频或32分频位与参考振荡器频率进行比较。

发射放大器由驱动极和集电极开路的两级放大电路组成。可在3．6V电压作用下给50Ω负载提供＋10dBm的输出功率。

锁相检测电路和鉴相器的输出相连，可在VCO和参考振荡器没有锁定时，控制锁相检测电路使发射电路不工作。

3应用电路

图2所示是RF2516工作于315MHz的射频发射电路。该电路工作时，音频信号控制变容二极管D1的电容，该电容是晶体谐振回路的一个电容，可用于音频信号对载波的直接调频。图2电路中，RF2516的引脚5接有50Ω的微带传输线，它只有阻性，而无感性。电容C3和电感L1构成的倒L型谐振匹配回路可谐振于315MHz，并与无线辐射阻抗匹配。电阻R3和电容C4是电源的馈电回路。电阻R5和电容C7组成的RC网络用来设置PLL的带宽。