基于nRF24Z1的CD音质无线数字音频传输系统

理是收发双方传输信号的载波频率按照预定的规律进行离散变化。跳频通信具有隐蔽性好、抗干扰能力强等特点。预定规律组成的频率序列称为跳频图案。

　　本系统并没有采用参考设计中给出的顺序增加频率序列，而是采用了PN伪随机码序列。这种序列具有很好的抗干扰性，具有类似于白噪声一样的自相关性，难以被监听和发生串扰。

　　PN码特点如下：有足够多的地址码；不同码元数平衡相等；有尖锐的白相关特性，即满足下式：

　　m序列就是一个满足上述特性的PN序列。由于本系统有38个跳频点，所以采用了5级的m序列作为PN码，本原多项式为x5+x2+1，最后的序列图案为：16，24，28，14，7，19，9，4，2，17，8，20，10，21，26，29，30，15，23，27，13，22，11，5，18，25，12，6，3，1。为了保证频率有一定的间隔，在上述序列基础上每个都乘以2即为跳频图案。

　　经过测试，此跳频序列系统与其他跳频序列系统共存时，出现噪声抖动次数少于顺序序列跳频图案系统，音频噪声出现频率仅为后者的一半，抗干扰能力较强。

　　2.5 射频放大器设计和电路设计

　　设计射频放大器时，应注意以下几点：

　　（1） 放大器模块要满足增益要求，包括大小、稳定性、功耗等，也要满足其他的S参数要求。本系统采用的是SiGe公司的Class A放大器PA2423L，其输出峰值功率为+22.5dbm。

　　（2） 放大器的输入输出要尽量隔离。由于放大器的增益很高，容易造成输出回到输入的正反馈振荡，所以在输入输出端的元件要尽量靠近管脚，走线避免有尖角，防止长引线和尖角的天线效应，并且做好阻抗匹配。如图5。

　　（3） 出于EMI／EMC方面的考虑，需要在PCB板上每隔λ／20（或更小）的地方打孔。

　　（4） PA离AD／

　　DA等模拟部分和关键数字部分必须有一定距离。控制信号和RF信号尽量不要交叉，迫不得已的情况下可以交义，但是最好正交。尽量避免破坏RF信号底面铺铜的完整性。

　　3 系统软件设计

　　本系统的软件设讣包括了传输模式选择、地址选择、地址码设计、跳频图案设计等。设计时首先需要选择系统是传输数字音频还是模拟音频，这一点可以通过MCU外部的管脚电平状态确定。其次需要选择合适的地址和地址码，写入内部寄存器，用于区别两套不同的传输系统。跳频图案设计是软件设计的重点。

　　由于MCU和nRF24Z1的SPI接口速率较高，可达到1Mbps，所以在软件中需要对时序做准确的设计。另外，本系统为了消除开机POP噪卢的影响，在开机时进行延时操作，可以检测无线连接的状态并采取相应的措施。

　　数字和模拟音频的无线传输是一个热点话题，本系统较好地实现了以上的系统功能，通过软件设计、跳频设计、放大器设计等，使数字／模拟音频传输系统达到了CD高音质传输指标，传输距离达到了室外80米以上，室内30米以上。辐射方面也达到了FCC的相关标准。另外，本系统具有很强的商业前景，将在PC多媒体、家庭影院、汽车电子等方面有广泛的应用。