使用的TH7122和TH71221收發(fā)器的窄帶FSK應(yīng)用分析

本應(yīng)用筆記介紹了窄帶FSK應(yīng)用中使用的TH7122和TH71221收發(fā)器。它簡(jiǎn)要描述了窄帶注意事項(xiàng)，VCO設(shè)計(jì)，PLL設(shè)置以及發(fā)送器設(shè)置以及應(yīng)用電路的接收器部分。

窄帶注意事項(xiàng)

低功耗收發(fā)器的最常見應(yīng)用是通道帶寬和間隔相對(duì)較寬的應(yīng)用。在這些情況下，峰值FSK偏差通常約為25至50 kHz，通道間隔通常為200 kHz或更大。對(duì)于TH7122x，中頻（IF）濾波器通常是帶寬為150至250 kHz的低成本FM接收器濾波器。對(duì)于這些應(yīng)用，通常不會(huì)考慮VCO噪聲，因?yàn)轭l率偏差會(huì)導(dǎo)致解調(diào)器輸出處的電壓擺幅，該擺幅遠(yuǎn)大于噪聲。另外，由于參考頻率高，因此環(huán)路帶寬通常很寬。這允許通過簡(jiǎn)單地切換晶體上的負(fù)載電容來調(diào)制參考頻率。

TH7122x專為在這些應(yīng)用中工作而設(shè)計(jì)，并給出了很好的結(jié)果。但是，如果將其用于通道間隔較小（例如12.5或25 kHz）的窄帶應(yīng)用中，則環(huán)路帶寬必須很小，以允許穩(wěn)定的PLL操作并充分抑制基準(zhǔn)雜散。整數(shù)N合成器的參考頻率等于通道間隔。對(duì)于這些設(shè)計(jì)，VCO噪聲變得非常重要，需要對(duì)常規(guī)應(yīng)用電路進(jìn)行一些更改以提高性能。

窄帶應(yīng)用中的第二個(gè)考慮因素是，與接收器使用相同PLL的發(fā)送器必須能夠產(chǎn)生FSK。由于PLL帶寬必須很窄，因此有必要通過在環(huán)路帶寬之外調(diào)制VCO來生成FSK。如果需要將FSK調(diào)制降至DC，則還必須在低頻下調(diào)制參考晶體振蕩器，在高頻??下調(diào)制VCO。這通常稱為兩點(diǎn)調(diào)制。困難的部分是使從VCO的調(diào)制到VCO的調(diào)制到基準(zhǔn)的調(diào)制平穩(wěn)過渡。在此應(yīng)用中，我們假設(shè)不需要直流調(diào)制，因此可以將低環(huán)路頻率設(shè)置為容納最寬的數(shù)據(jù)脈沖。

VCO設(shè)計(jì)

為了降低TH7122x中VCO的相位噪聲，必須減小調(diào)諧電路的阻抗。負(fù)電阻振蕩器會(huì)在高阻抗負(fù)載下進(jìn)入飽和狀態(tài)，從而降低諧振器的Q。內(nèi)部變?nèi)?a target="_blank">二極管的相對(duì)較低的Q進(jìn)一步降低了諧振器Q。在通常的應(yīng)用中，調(diào)諧電路的電感取決于內(nèi)部電容的增加，但這限制了調(diào)諧范圍，調(diào)諧范圍必須足夠大以調(diào)諧發(fā)射頻率和VCO接收頻率之間的偏移量。注意，由于TH7122x構(gòu)成了超外差接收器，因此偏移頻率對(duì)應(yīng)于IF。通常，IF為10.7 MHz。解決方案是使用一個(gè)小電感和一個(gè)外部變?nèi)荻O管，而不要制作一個(gè)調(diào)諧電路。

圖2顯示了評(píng)估板的電路，該評(píng)估板具有一個(gè)小的調(diào)諧電感器和一個(gè)外部變?nèi)荻O管，以增加調(diào)諧電容。在這種情況下，使用了BB639二極管，因?yàn)樗强捎玫?，并且是通常用于電視調(diào)諧器的低成本二極管。只需調(diào)整C0，幾乎可以使用任何具有足夠電容的調(diào)諧二極管。必須注意不要使L0太小以致振蕩器不會(huì)振蕩。由于振蕩器電流是可編程的，因此可以檢查振蕩器是否在最低電流設(shè)置下工作，然后在最高電流下運(yùn)行以降低噪聲。

PLL設(shè)置

為了設(shè)計(jì)PLL環(huán)路濾波器，首先必須知道相位檢測(cè)器常數(shù)和所需頻率附近的VCO調(diào)諧靈敏度KVCO。有兩種確定KVCO的方法：

用電位計(jì)或電源上的可變電壓調(diào)整VCO，并用計(jì)數(shù)器或頻譜分析儀測(cè)量輸出頻率。

使用評(píng)估板上的環(huán)路濾波器，將TH7122x設(shè)置為在發(fā)射模式下以所需的頻率工作。

評(píng)估板上的調(diào)諧曲線如圖1所示。在本示例中，可以看出，調(diào)諧電壓在434 MHz附近的斜率通常約為14 MHz / V。

第二個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)是相位檢測(cè)器KPD的增益。此參數(shù)與電荷泵電流ICP成正比，默認(rèn)情況下為260 μA。

正如我們將在下面看到的，由于KPD和KVCO總是相乘，所以2π項(xiàng)被抵消。

TH7122x 434 MHz中心頻率的VCO調(diào)諧曲線

TH7122x窄帶應(yīng)用的電路原理圖

發(fā)射器設(shè)置

繼續(xù)上一節(jié)的示例，假設(shè)我們希望在3.0 V邏輯信號(hào)下的FSK峰值偏差為2.5 kHz。由于VCO控制電壓的斜率為13 MHz / V，因此這將需要192 μV的電平。

環(huán)路調(diào)制后，VCO的調(diào)制帶寬非常寬；因此可能需要對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行整形以限制RF信號(hào)的占用帶寬。這是通過在輸入衰減器上添加CM2來完成的。

接收者

如圖2所示，TH7122x應(yīng)用電路的接收器部分包含一個(gè)帶寬為20 kHz的陶瓷濾波器。LIF1，CIF1和CIF2用于將330的輸出阻抗與所需的600陶瓷濾波器的阻抗匹配。另外，該電路減少了帶外雜散響應(yīng)。與IF放大器的輸入阻抗并聯(lián)的RL0用于按規(guī)定加載濾波器。該濾波器的20 dB帶寬約為95 kHz。

級(jí)聯(lián)過濾器配置

在通道間隔為12.5 kHz的系統(tǒng)中；所需的通道選擇性較高。如圖3所示，可以通過級(jí)聯(lián)連接兩個(gè)濾波器來實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，顯示了一個(gè)4極10.7 MHz晶體濾波器?；祛l器輸出與FIL1之間的串聯(lián)電感以及與濾波器輸入并聯(lián)的電容器使混頻器輸出阻抗與濾波器所需的1.8 kΩ阻抗匹配。IF放大器的輸入電阻約為2 kΩ，因此足夠接近所需的濾波器負(fù)載。由于TH7122x的引腳1和32之間存在泄漏，因此可以獲得最大值。

如果需要更高的選擇性，則應(yīng)考慮使用帶有外部混頻器的雙轉(zhuǎn)換裝置。但是，最大選擇性將受到相鄰?fù)ǖ乐蠽CO噪聲的限制。最大信噪比也由VCO噪聲確定。在此接收器中，F(xiàn)M峰值偏移為2.5 kHz，約為36 dB。這是在20 Hz至20 kHz的頻率范圍內(nèi)測(cè)得的。

編輯：hfy