NRF403的无线传感器网络数据接收电路设计

1、【Word版本下载可任意编辑】 NRF403的无线传感器网络数据接收电路设计 图1nRF403的内部构造图 在这个内部构造图中芯片包含功率放大器（PA），低噪声接收放大器（LNA），晶体振荡器（OSC），锁相环（PLL），压控振荡器（VCO），在LNA与相乘器之间接有混频器（MIXER）等电路。在接收模式中，输入信号被低噪声放大器放大，经由混频器变换，这个被变换的信号在送入解调器（DEM）之前被放大和滤波，经解调器解调，解调后的数字信号在DOUT端输出。而在发射模式中，压控振荡器的输出信号是直接送入到功率放大器，DIN端输入的数字信号被频移键控后馈送到功率放大器输出。由于采用了晶体振荡和PLL

2、合成技术，频率稳定性极好。 2.2天线端的分析 天线的输入/输出，当NRF403是接收模式时，ANT1和ANT2引脚端提供射频输入到低噪声放大器；当NRF403为发射模式时，从功率放大器提供射频输出到天线。天线连接到nRF403是差动形式，天线通道推荐的负载阻抗是400欧姆。功率放大器输出级有差动构造的2个集电极开路的晶体管组成，电源VDD到功率放大器必须通过集电极负载供电。当连接差动回路天线到ANT1/ANT2引脚端，电源将通过回路天线的中心供电。 单端天线连接到NRF403时，使用差动到单端匹配网络，如图2所示： 单端天线也可以使用8：1射频变压器连接到NRF403，工作在315MHZ上。

3、射频变压器必须有一个中心抽头，用于电源供电1。 2.3基于NRF403的无线接收电路设计实验选定NRE403作为要用的芯片后，我们要 2.3.1滤波器部分的分析 首先我们先研究本电路的滤波器部分。滤波器是一种能够选择通过或阻止某频段信号的电路。根据其通过信号的频率可分为低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器和带阻滤波器。 滤波器一般采用LC，RC，LCR，LR元件构成。本电路中从第4引脚接出的便是一个滤波网络，它与芯片内部的锁相环相连，从它的电容，电阻的连接方式我们可以简单看做是一个无源比例积分滤波器。 2.3.2晶体振荡器部分的分析 3 无线传输距离的分析 芯片的无线传输距离同样是我们所必须考虑

4、的一个问题。所谓无线传输距离就是信号从发射端被发出到目的地被接收中间所经过的距离，它是现实的工程设计很重要的一个参数。在工作频率固定的前提下，影响工作距离的主要因素包括发射功率、发射天线增益、传播损耗、接收天线增益、接收机灵敏度等，通过加大发射功率，提高天线增益，提高接收机灵敏度均起到提高通信距离的作用。 在影响无线通信距离的以上几个因素中，作为设计者可以控制的因素有：发射输出功率，RX-天线增益，TX-天线增益和接收灵敏度四个因素。而设计者不能控制的因素：传输损耗，路径损耗，多径损耗，周围环境的吸收几个因素，因为这些因素是由无线电波的特点所决定的，无法由设计者所改变。为了可以满足所需要的无线

5、传输距离，作为设计者必须采取一定的措施来增加芯片的传输距离。 上面提到的几个设计者可以控制的因素有提高发射输出功率，提高天线的增益和提高灵敏度，它们都可以提高无线传输的距离。通常设计者会考虑采用加大发射功率的方式来提高通信距离，但这不是一个好的方法。因为使用功率放大器会很大程度的增加系统的成本，功放本身的价格就很昂贵，而且是易损耗的器件，再加上要与发射网络匹配和自身所需要的数量很多的外围元器件，这些都会增大系统的成本。，虽然功放可以在一定程度上增加输出功率，可它也同时放大了信号中的噪声，而且会产生谐波干扰，使有用信号的可靠性和信噪比下降，可能影响通信的距离。 由于功放的种种缺陷，在实际中使用提

6、高天线增益的方法更为科学。下面具体研究如何增加传输距离。由于无线通信环境的不确定性，预测各种环境下的传输效果是不可能的，取决于以下因素的影响：路径损耗，建筑物影响，人体影响，外界干扰，多径现象，周围环境的吸收等。我们只能在一个给定的条件下开展测试和评估。 同样这是在假设发射功率为10dbm时，而且天线的增益为0db时的传输距离，而在我们实验时由于各种损耗和电源电压的原因，发射功率并不能到达10dbm，而且我们使用的天线也不是很好的定向高增益天线，可能达不到0db，在实际的测试中，在开阔地带的传输距离只有300m到500m，而在阻挡物较多的办公楼中只有100m左右。 4 结论 将设计好的无线数据接收电路与MSP430单片机所构