单片射频发射接收芯片GJRF400的应用

无线通讯是当今世界发展最为迅速的一个领域，其应用已渗透到人们生活的各个方面。Gran-Jansen公司的GJRF400芯片集成了数据流的发送和接收功能，并具有外围控制电路简单、控制方式灵活的特点。作为无线数字通信系统的核心，GJRF400配合相应的软、硬件即可实现无线局域网元程测试系统、环境监测系统、身份识别系统和移动图像监测系统等方面的作用。本文详细介绍了利用GJRF400实现数字通信的方法及应注意的问题。

1 GJRF400芯片介绍

GJRF400集成了调制解调发送接收射频信号的功能，其核心工作频率为433.92MHz，采用FSK（移频键控）调制方式，最高码率可达19200bps。

1.1 发射模块

GJRF400 的发射模块包含一个PLL（锁相环）频率合成器和一个功率放大器。其频率合成器由VCO（压控振荡器）、晶振、预分频器、可编程分频器以及相位检测器组成。其环路滤波器由芯片外围电路实现。VCO是标准Colpitts振荡器，其谐振器和变容器亦由外部电路来实现。同时还可利用外部电路来控制选择压控振荡器或晶振以实现FSK调制。GJRF400的频率合成器内有一个N倍频器和一个M倍频器。在低比特率的应用中（100bps左右）。FSK调制可利用这两个倍频器进行切换以改变倍频系数。N、M寄存器的长度分别为12和10比特。在所有类型的FSK调制中，被调制数据由DataIXO端口输入。

1.2 接收模块

当GJRF400 工作在接收模式时，锁相环频率合成器产生本地振荡信号，决定振荡频率的N、M值分别存储在N0、M0寄存器中。为了便于低功率低通滤波器在信道滤波中的应用，接收器以归零码方式工作。接收器含有一个低噪声滤波器，此滤波器可驱动一个正交混合器对，并输出两路具有90度相位差的信号。每一路都含有一个可变增益放大器和一个无源低通二阶RC滤波器。这个滤波器可以保护后级的反馈滤波器免受邻近信道信号和限幅器的干扰。由反馈电容实现的五级椭圆低通滤波器构成了主信道滤波器，其截至频率可由外部电阻调节。解调器可对I信道和Q输出进行解调，以生成数字信号输出。另外，解调器还钭对I、Q信道的相食糖差进行比较：若I落后于Q，则FSK频率大于本地晶振频率（解为‘1’）；若I先于Q，则表明FSK频率小于本地晶振频率（解为‘0’）。解调后的信号输出到 DataIXO端口。

1.3 外围电路

射频输入输出的阻抗匹配和电源去耦必须由外部电路实现。其它必须的外部电路有VCO谐振器、变容器、晶振、反馈电容、FSK调制元件、环路滤波器、功率放大器和反馈滤波器的偏置电阻等。

2 通过串口对GJTF400编程

对GJRF400 的编程是通过一个三位总线来实现的，即DataIXO，Clock和Load。DataIXO是双向数据流端口，发送数据、接收数据以及对电路编程均通过该端口。控制信号从Clock和Load进入，可用串口方便地对其编程。GJRF400在编程时允许对分频寄存器的上电控制。编程接口含有59位寄存器，最高位数据首先由DataIXO进入，第一位是P1，最后一位是P59，表1列出了编程接口的寄存器位（即控制位串），表2是对各位涵义的描述。

表2 编程接口寄存器位的涵义

利用压控振荡器或晶振实现FSK调制时，锁相环用N0、M0寄存器分频。当Mod1=0,Mod0=1时，可通过初换锁相环中的分频系数来实现调制。切换是由DataIXO来控制的。当DataIXO=0时，锁相环用N0、M0作分频系数。当DataIXO=1时，锁相环用N1、M1作为频系数。这样就实现了低比特率的调制。

N和M可以用下式进行计