nRF902的868MHz无线数字发射电路设计

摘要：nRF902是一个单片射频发射芯片，它内含频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等电路，能够发送数字信号。nRF902采用FSK调制，可工作在868MHz的ISM频段。文中给出了nRF902的结构、原理、特性及应用电路。

    关键词：无线发射 FSK 射频发射器 nRF902

1 概述

nRF902是一个单片发射器芯片，工作频率范围为862～870MHz的ISM频带。该发射器由完全集成的频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成。由于nRF902使用了晶体振荡器和稳定的频率合成器，因此，频率漂移很低，完全比得上基于SAW谐振器的解决方案。nRF902的输出功率和频偏可通过外接电阻进行编程。电源电压范围为2.4～3.6V，输出功率为10dBm，电流消耗仅9mA。待机模式时的电源电流仅为10nA。采用FSK调制时的数据速率为50kbits/s。因此，该芯片适合于报警器、自动读表、家庭自动化、遥控、无线数字通讯应用。

2 引脚功能和结构原理

nRF902采用SIOC-8封装，各引脚功能如表1所列。

表1 nRF902的引脚功能

引脚端 符  号

功    能

1 XTAL 晶振连接端/PWR-UP控制 2 REXT 功率调节/时钟模式/ASK调制器字输入 3 XO8 基准时钟输出（时钟频率1/8） 4 VDD 电源电压（+3V） 5 DIN 数字数据输入 6 ANT2 天线端 7 ANT1 天线端 8 VSS 接地端（0V）

图1所示是nRF902的内部结构，从图中可以看出：该芯片内含频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等电路。

通过nRF902的天线输出端可将平衡的射频信号输出到天线，该引脚同时必须通过直流通道连接到电源VDD，电源VDD可通过射频扼流圈或者环路天线的中心接入。ANT1/ANT2输出端之间的负载阻抗为200～700Ω。如果需要10dBm的输出功率，则应使用400Ω的负载阻抗。
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    调制可以通过牵引晶振的电容来完成。要达到规定的频偏，晶振的特性应满足：并联谐振频率fp应等于发射中心频率除以64，并联等效电容Co应小于7pF，晶振等效串联电阻ESR应小于60Ω，全部负载电容，包括印制板电容CL均应小于10pF。由于频率调制是通过牵引晶振的负载（内部的变容二极管）完成的，而外接电阻R4将改变变容二极管的电压，因此，改变R4的值可以改变频偏。

将偏置电阻R2从REXT端连接到电源端VDD对可输出功率进行调节。nRF902的工作模式可通过表2所列方法进行设置。

表2 nPF902的工作模式设置

                    引 脚
   工作模式 XTAL REXT XO8 DIN 低功耗模式（睡眠模式） GND - - - 时钟模式 VDD GND VDD - ASK模式 VDD ASK数据 VDD或者GND VDD FSK模式 VDD VDD VDD或者GND FSK数据

在FSK模式时，调制数据将从DIN端输入，这是nRF902的标准工作模式。

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