低功耗2.4GHz无线通信系统的设计与实现

4系统的射频单元设计

　　nRF24E1收/发芯片的天线输入/输出为平衡差分方式，其输入阻抗为400Ω，设计中可通过设计阻抗匹配电路使输出匹配５０Ω的微带天线或ＳＭＡ天线，输出功率达０ｄＢｍ。天线的输出引脚需提供直流偏置，通过两电感将ＤＣ加到偶极子天线的中心点来实现。

　　值得注意的是，在设计PCB时，所有铜箔走线都要采用微带传输线的设计原理，以减少反射引起的传输损耗，获的比较大的输出功率和较高的接收灵敏度。射频电路中ＰＣＢ板的走线设计关系到整体的性能，本系统的ＰＣＢ采用厚１．６ｍｍ的ＦＲ－４板，２．４ＧＨｚ时电介质常数εｒ＝４．６～４．９，铜箔线的厚度为ｄ＞５０ｕｍ，匹配阻抗为５０Ω时，通过微带线的计算公式

　　Ｚ0=2）

　　（D：铜箔线厚度W：微带线宽度εr：介电常数ｈ：微带线与地距离。）

　　可算出铜箔线宽度。实际微波设计中采用软件仿真的方法来计算线宽，我们就是采用Ａｎｓｏｆｔ软件来设计射频电路的。

　　天线的设计可采用50Ω的SMA天线。考虑到尺寸和成本因素且射频波长短，可选用５０Ω的1/4波长偶极子微带印制板天线，改变铜箔线长度即可调节天线性能。为使其在2.4GHz更容易谐振，需将导线长度加长4～6mm。印制板上微带天线的形状就是一铜箔线长约为24mm的导线。也可采用天线制造商设计的微带天线，如GigaAnt公司的6dBi微带天线，体积小、成本不高但降低了设计难度，同时提高了系统的性能。

　　5结束语

　　经谨慎设计、实现与调试，该2.4GHz无线收/发系统在视距传输时其稳定传输距离超过70米，并可实现点对多点无线组网；待机电流仅为20uA，使用锂铔电池可工作几年,适于电池供电的近距离无线传输系统，在环境监测、传感网络、RFID等领域可得到推广及应用。