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1、课程设计题目基于TH72023FSK/ASK433MHZ发射器的电路设计学院名称电气工g学院指导老师黄智伟班级通信053班学号20054400321学生姓名血*二00八年六月基于TH72023FSK/ASK433MHz发射器的电路设计摘要TH72023是专为欧洲433MHZISM频段的应用而设计的FSK/ASK发射器，符合EN300220无线电通信标准，可用于无要是进入系统、遥控/遥测系统、数据通信系和安防等系统中.该发射机的载波频率是由晶体频率所决定的。它工作在380、450MHz:单端RF输出：FSK调制速率为DCFOKb/s：ASK达40Kbs.关键字:发射器无线电频率调制幅度调制Abs
2、tractTheTH72023FSK/ASKtransmitterICisdesignedforapplicationsintheEuropean433MHzindustrialscicntific-mcdical(ISM)band,accordingtotheEN300220telecommunicationsstandard;Canusefor,have,entersystem,remotecontrol/telemeteringmeasurementsystem,system,departmentofdatacommunicationandpersonwhodefendofAnn.The
3、signalcarrierfrequencyofthistransmitterisdeterminedbycrystalfrequency.Itworksin380450MHz;Single-endRFexports;FSKmodulatesthespeedasDCFSK40Kbs;ASKreaches40Kbs.Keyword:emitterwirelessFMAM目录.TH72023的运行运行原理41.l概述41.2方框图41 .TH72023的功能51.1 晶体振荡器51.2 频率调制523幅度调制62.4 输出功率的选择62.5 锁相环检测72.6 低电压检测72.7 逻辑控制模式72
4、.8 IH序图83 .TH72023的封装形式与引脚功能83TH72O23封装832TH32023的引脚的功能94 .电路特征94.1 最大绝对额定值94.2 正常操作条件1043晶体参数104.4 直流特性104.5 交流特性114.6 输出功率125 .发射应用电路121 .1电路图1252 电路PCB图1353电路元件清单136 .接收电路146.1 概述146.2 iTHllOl各引脚功能156.3 电路原理图166.4 电路PCB图17工总结188.参考文献181.TH2023的工作原理11概述TH72023的内部结构如图1所示；芯片内包含晶体振荡器(XOSC)、晶体振荡器缓冲器(X
5、BUF)、低电压检测器(LowVolatage)模式控制(ModeControl)锁相环(PLL)频率合成器、发射功率放大器(PA)和天线匹配网络(AntennaMatchingNetwork)等电路，其中PLL频率合成器由分频器(32),PED、CP、VCO组成。1. 2方框图方框图如图1图1TH72023的内部结构图2. TH72023的功能2. 1晶体振荡器一个带有综合功能的电容器晶体振荡器是用来为振荡器锁相环合成。等效输入电容所长，CRO所提供的晶体振荡器输入引脚的反应大约是18pf。晶体振荡器提供-个振幅控制回路，以便-段短的启动时间内有一个非常稳定的超过额定电压的频率和温度范围。3
6、. 2频率调制频率调制可以通过调整晶体振荡器的频率而实现。一：CMOS协调数据流适用FSKDTA在数字上通过集成NMOS开关调整XOSC。两个外电容CXl和CX2使FSK偏离f和中心频率fc独立地被调整。当FSKDTA=O,CX2是被平行地连接到CXl构成低频FSK频谱（fmin；当以FSKDTA=1,CX2无效，XoSC被设定为其的高频fmax.-个外部参考的信号直接能够是送入基准振荡器输入针RoL然后传输在无晶体下进行。现在基准信号包含载波信号和调频信号。表1FSKDTA描述0fmin=fc-f（FSK开关关闭时）Ifmax=fc+f（FSK开美翻开时）图2晶体振荡电路4. 3幅度调制锁相
7、环传输可以快速地应用一个数据流在ASKDTA上进行幅度调制。这个内部电源功率放大器关闭或者翻开是由输出的ASK信号所决定。表2ASKDTA描述0功率放大器关闭1功率放大器开启5. 4输出功率的选择一个发射器拥有一个输出功率选择的功能。4个额定输出功率和一个空闲的通过选择功率PESL.由于它的高精确度和稳定，数字能量频谱调制被选择了。频率的数量和对应的功率电平的波长在不同的应用一个宽的频谱中被应用。输出功率控制逻辑的实施在表4.显示.有与一相当数量的二个被匹配的当前来源大约8HA。一个当前来源直接地适用于PSEL别针。另一个当前来源为参考电压的世代与电阻器梯子的使用。这些参考电压定义了在力量步之
8、间的门限.四台比拟器根据电压电平提供温度计被编码的控制信号在别针PSEL为了有一定数量波纹容忍在一个喧闹的环境里比拟器带有一点滞后作用大约20mV。这些控制信号，被交换的开关设置期望输出功率水平的功率放大器的被衡量的当前来源（数字式控制当前来源）。锁，要求信号，并且低压探测器的产品给这个当前来源装门.有两种方法选择被要求的输出功率走。通过在别针PSEL使用直流电压第一个，然后这电压直接选择被要求的输出功率走。如果输送力量必须被在操作期间改变，这种能力选择可能被使用。一固定权力应用，可以使用哪个被从PSEL连结钉住场地。穿过这台电阻器的电压降选择期望输出功率电平.对于固定动力的应用来说以高功率步
9、这台电阻器可以被忽略。别针PSEL在这种TX备用方式期间处于高阻抗状态。图3.输出功率控制电路2. 5锁相环电路检测只在PLL锁住之后，电路翻开功率放大器。如果PLL被开锁，发射器不需要的发射阻止。2.6. 低电压检测电源电压通过低电压监测点路被识别。如果电源电压降低于大约L85V时，功率放大器被关上。这样做是为了防止发射机的电源电压太低。2. 7.逻辑控制模式方式控制逻辑象在下述表格里列举的那样允许两种不同的工作方式。这种方式控制别针ENTX内部是低电压。如果这个别针上升，整个电路被关闭。表3ENTX模式结果TX稳定TX可用TX不稳定TX不町用2. 8.时序图在通过ENTX信号传输后，功率放
10、大器时间ton保持停止，发送器启动时间。晶体振荡器在持续时间ton内开始振荡，锁相环电路输出所需的输出功率。在PLL闭锁成功之后，锁相信号启动功率放大器，RF载波信号可以进行FSK或者ASK调制。图4时序图3. TH72023的封装形式与引脚功能3. 1TH72023封装图5.TH72023的封装3.2TH32023的引脚的功能表4引脚符号功能ASKDTAASK数据输出2FSKDTAFSK数据输出3FSKSW晶体振荡器FSK牵引端.MOS开关4ROI品体振荡器连接到XTAL5ENTX模式控制输入6PESL功率选择输入7,9VJ-I:地WOUT功率放大器输出端，集电极开路形式IOVCC电源端4.
11、电路特征4. 1最大额定值表5参数符号条件最小值最大值单位电源电压Vcc07.0V输入电压Vcc-0.3Vcc0-3V存储温度Tstg-65150eC连接温度Tj150功率损耗.Pass0.12W电压输出Vesd1模式i-2.02.0kVVESD2模式2-2.00.7S1）所有引脚设置为输出2）输出引脚接VCC4. 2正常操作条件表6参数符号条件最小值最大值单位电源电压Vcc1.95.5V运行温度Ta-40125输入低电压CMOSVlLENTX,DTA引脚0.3VccV输入高电压CMOSVlHENTX,DTA引脚0.7VccVXOSC频率fret通过品体设置11914MHzVcO频率fCfc=
12、32*fret38045flMHZFSK痍率变化Af由CX1,CX2和晶体所决定5SOkHzASK速率Rask反向不归零OkbiUsFSK速率Rfsk反向不归零Okbit/s4. 3晶体参数表7爹数符号条件最小值最大值单位晶体频率fo根底模式，AT11.914MHZ负载电容ClIO15PF聘态电容Co7PF串联电阻Ri70乱真信号响应3spur只由FSK所决定的-10dE4. 4直流特性所有参数在TA=23。C和Vcc=3V的条件下进行测试得出表8参敖符号条件最小值均值最大值单位运行电流番用电流ENTX=O0,51.0HA设置电流在功率0IccoENTX=I2.02.75.0mA设置电流在功率
13、1IcciENTX=IZ93.57.0mA设置电流在功率2ICC2ENTX=I3.24.77.9mA设置电流在功率3CC3ENTX=I4.56.5IlmA设Ift电流在功率4CC4ENTX=I7.010716mA数字引脚特征输入低电压CMoSVlLENTX,DTA-0.303VccV输入高电乐CMOSVlHENTX.DTA0.7*VCCVCC+0.3V连接电源ENTX引脚IpdenENTX=I0.22.020A高阶输入电源DTAIinhdtaFSKDTA=IASKDTA=I0.02A停止DT4FSKDTA=OASKDTA=OENTX=I0.11.512PA停止DTA备用电源FSKDTA=OAS
14、KDTA=OENTX=O0.02114FSK转换电阻MOS交换陋开电阻RonFSKDTA=OENTX=I2060NOS交换闭合电阻RoffFSKDTA=IENTX=I1M功率选择特性功率选择电流IpselENTX=I6gUUA功率选择电压0Vf-SuENTX=I0.1V功率选择电压IVpsiENTX=I040.24V功率选择电压2VPS2ENTX=I0.28OJlV功率选择电压3VPS3ENTX=I0.57I.ISV功率选择电压4VPS4ENTX=IL23V低电压检测特性低电压检测极限VlvdENTX=I1.81.851.9V4. 5交流特性所有参数在TA=23：Vcc=3V和fc=433.9
15、2MHZ的条件下进行测试得出表9参数符号条件最小值均值做大值单位CS握谱特性输出功率0PoffENTX=I-70输出功率IPlENTX=I-12输出功率2P2ENTX=I-4输出功率3P3ENTX=IVCC2.0V2输出功率4P4ENTX=I,VCC2.0V4dBmENTX=I,VCC3.0V工5dBmENTX=I,VCC4.0V859.5dBmENTX=I,VCC5.0V90105dBm相位噪声Ufm)200kHzoffset86dBc/Hz与EN200一致的乱真发射Pspur47MHzf74MHz87.5MHzf118MHz174MHzf230MHz47OMHzf862MHzB=100kH
16、z-54dBmfIGHz,B=IMHz-30dBm用动特性启动时间tonOSL2ms稳定频率稳定频率与电源电压比dfVCC善用信号模式3PPm稳定频率与温度比dfA在稳定的温度F10PPm4. 6输出功率均值在Ta=23andVcc4V.ENTX=1,fc=433.92MHZ的条件F表10功率01234Pout/dBm-70-12-4二8RPS/k2205应用电路5. 1电路图图6.应用电路图6. 2PCB图图7应用电路PCB图7. 3电路元件清单表表10符号名称数值(在433.92MHZ)误差尺寸CXLFSK品体振荡器电容15nF5%0805CXLASK晶体振荡器电容（用于ASK27nF5%
17、州05CX2晶体振殡器电容（仅用丁FSK）=PF5%()805CMI阻抗匹配电容5.6pF5%0805CM2阻抗匹配电容IOpF5%0805CM3阻抗K配电容82pF5%0805LT输出回路电感33nH5%0805LM阻抗匹配电感33nH5%()805RPS功率选择电阻见表10%()805CBO耦合电容220nF10%()805CBl耦介电容330nF10%0805XTAL晶振CL13.56OOOMHZ基波校准：30%IOS温度系数：3Q%x0HC46/S功率设置0I234输出功率HBmV-70-12-428.5电阻RPSk2206接收电路8. 1概述TH71IOl是双超外差结构的无线电接收芯
18、片，工作在300450MHZISM频段，能与TH7107等芯片配套，实现ISM频段无线模拟和数字信号传输；内部包含一个低噪声放大器、双混频器、压控振荡器、PLL合称器、晶体振荡器等电路。能接收模拟和数字FSK/FM/ASK信号。FSK数据速率可达40kb、s,ASK数据可达80kb/s,FM带宽15kHz；灵敏度IlIdBnU电源电压2.55.5v,工作电流8.2ma,待机电流ClOONa.适用于ISM(工业、科学和医学)频率范围内的各种应用。其芯片如下图。图86.2TH71101各引脚功能表11引脚编号名称功能IVEE接地7GAIN-LNA低噪声放大器增益控制3OUT-LNALNA输出，连接
19、到外接的LC调谐回路4IN-MIX1混频器1(MIXl)输入，单端阻抗约33C5VEE接地6IFlP中频I(IFI)集电极开路输出7IFlN中频I(IFI)集电极开路输出RVCC电源输入9OUT-MIX2混频器2(M1X2)输出，输出阻抗约330CIOVEE地1IIFA中算放大器(IFA)输入，输入阻抗约2.2k12FBCI连接外接的中频放大器反应电容13FBC2连接外接的中频放大器反应电容14VCC电源输入5OUT-1FA中频放大器输出16IN-DEM解调器(DEMOD)输入17VCC电源输入18OUT-OA运算放大稿(OA)输出19OAN运算放大器(OA)负极输入20OAP运克放大器(OA
20、)正极输入21RSSIRSSl输出，输出阻抗约36ktl22VEE接地23OUTPFSK/FM正输出，输出阻抗10030OkC24OUTNFSK/FM负输出，输出阻抗1003OOk25VEE接地26RO基准振荡器输入，外接晶体振荡器和电容27VCC电源输入28ENRX模式控制输入29LF充电泵输出和压控振荡器I(VCOD控制输入30VEE接地31IN-LNALNA输入，单端阻抗约26C32VCC电源输入6. 3电路原理图图97. 4电路PCD图图107 .总结两个星期的课程设计在忙碌中悄然结束了。通过了这次课程设计，发现了自己的很多缺乏，以后还要多加努力。由于上个学期已经做过一次课程设计了，这
21、次课程设计可以说是在比拟有顺序，条理下完成的，没有了像无头苍蝇的感觉。但是还是遇到了一些问题，在老师和同学的帮助下也顺利的解决了这些问题。回忆起此次课程设计，感慨颇多，在整整半个月的日子里，我学到很多很多的东西（如DXP的应用等），不仅稳固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的内容。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，在设计的过程遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的缺乏之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，稳固了所学的知识。总体感觉这次设计收获颇多，学会无线电电路芯片的分析以及对
22、应用电路设计的总体过程有了较好的思路。查找了很多的资料，强化了对资料的搜集以及筛选的能力。和老师和同学的交流，强化了自己的学习交流能力。对软件的应用，使得以后自己对软件的运用打下了更好的根底，对新的软件的上手能力也有所增加。最后还要感谢黄智伟老师的指导，指明了这次设计的方向，让我在这次课程设计中抓住了重点，少走了很多弯路。.参考文献1.黄智伟.无线发射与接收电路设计，北京航空航天大学出版社2007.7（第2版）2 .黄智伟.基于mulitisim2001的电子电路计算机仿真设计与分析，电子工业出版社，2004.73 .黄智伟.无线通信集成电路，北京航空航天大学出版社2005.74 .黄智伟.无线发射与接收电路设计，北京航空航天大学出版社2004.55黄智伟.无线数字收发电路设计，电子工业出版社，2003.5
