基于RF2514的无线数字发射系统设计与应用

近年来,近距离无线数字通信倍受青睐,发展迅速。IC厂家竞相推出自己的产品,但这些产品大多只适用于某一带宽，而且要么外围电路复杂、成本较高，要么可移植性差(应用领域窄)，在实际使用中颇为不便。射频芯片RF2514芯片可以有效地解决上述问题。本文基于该芯片介绍了一种典型的应用电路。


图1 典型应用电路
  
RF2514简介  

RF2514是一个低成本AM/ASK VHF/UHF 发射器(自带锁相环)，由基准振荡器、分频器、 鉴相器包括充放电电路)、环路滤波器、压控振荡器(VCO)、输出放大器、锁定检测电路和直流偏置等组成。  

基准振荡器是Colpitts型振荡器。15脚同16脚与振荡器使用的晶体管相连，需外接晶振。从外部输入此晶体管基极的信号要低于500mV，以避免过渡驱动和使相位噪声最小。  

压控振荡器是一个调谐微分放大器。调谐器在集电极上，包括内部变容二极管和外接电感，电感也给压控振荡器提供直流偏置。变容二极管是负调谐的，当控制电压升高时，压控振荡器频率降低，反之频率升高。10脚和11脚需接合适的电感进行匹配。  

输出放大器是一个两级放大器，由一个驱动管和一个集电极开路的输出管构成。在3.6V供电，50欧姆负载状态下，可以输出5dBm的功率。  
锁定检测电路连着鉴相器的输出，当压控振荡器的振荡频率没有被锁在基准振荡器的频率和相位时，便关断输出放大器。  

应用电路设计  

典型应用电路如图1所示。  

当R101接入，R102不接入时，分频器选择62分频，此电路采用该分频。  
R102接入，R101不接入时,分频器选择32分频。此电路不采用该分频。  
当晶振X1选用13.577MHz，电感L2选用18nH，R109取消时，电路应用于868MHz。  
当晶振X1选用14.318MHz，电感L2选用15nH,R109启用时，电路应用于915MHz。  
选用不同值的晶振和分频比率可以调整发射频率范围(从100MHz到1000MHz)。  

电路主要元件值计算  

1. 压控振荡器10脚和11脚外接电感值的计算：  
f是要设计得到的频率，C是变容二极管和寄生电容的等效值(约1.5pF)。  

2. 基准振荡器15脚和16脚外接电容值的计算：  
Cload是负载电容(约32pF),Freq是振荡频率。  

电路分析  

1. VCC为供电端(2.2V"3.6V)。采用两节AAA电池或一个扭扣锂电池供电。每个供电端都要接100pF陶瓷电容到地，以避免干扰和纹波。  
2. -PD接工作开关控制脚。高电平工作，低电平关断。  
3. MOD IN接信号输入。输入到5脚的电平值不能超过1.1V，以避免过度驱动及保持相位躁声最小。R107和R108可以用来调整输入信号电平。同时R107、R108和C111共同构成一个滤波网络，滤掉输入的干扰波。此脚可以输入模拟调幅信号或数字调制信号。为了保密可以预先对其加密，以用于安防系统。  
4. TX OUT接发射天线。天线采用环形天线(周长小于33cm，直径小于1.5mm)。在3.6V供电,负载为50?时，可以输出5dBm功率，有效发射范围为30米左右。增大发射功率或增加一级高频放大电路可以扩大发射范围。  
5. PIN为3KV静电保护端，接到1，2，4"9，12"14脚。  

PCB设计  

因为是高频发射电路，布板一定要谨慎。板材可以选用94V0板，FR-4板。板厚以0.8mm为宜。板长宽在33mm×33mm左右。L1电感应距离RF2514芯片边缘3.3mm左右。采用SMD电阻和电容以节省空间。RF2514引脚走线的宽度和间距要相等。PIN接到1，2，4"9，12"14脚。接地要良好，以就近接地为原则。模拟地与数字地要隔离。