TRF6900单片射频收发器的原理及应用

1 概述

TRF6900 是Texas Instruments公司推出的单片射频收发器芯片，其内部集成了完整的发射电路和接收电路。它的工作频率范围为850~950MHz，供电电压范围为 2.2~3.6V,射频输出功率高达+5bBm,而待机模式时的电流消耗仅在0.5μA~5μA之间，TRF-6900采用高吞吐率16-bit RISC结构，其最快速率可达8MIPS。另外，这种收发器还具有FM/FSK调制模式并采用三线制串行接口，因而可很方便地与微控制器相连接，可用于 ISM频段内的数据双向无线传输。适应于计算机遥测遥控系统、手持式电池供电的操作系统仪器仪表设备及安全防范系统等方面。

2 基本结构和特性

TRF6900的内部结构框图及引脚排列如图1所示。它采用48脚PQFP封装形式，各引脚功能如表1所列。由图1可知，TRF6900主要由发射电路和接收电路两用人才部分组成。发射电路包含RF功率放大器、锁相环、压控振器、可编程的直接数字合成器和低功耗控制逻辑电路以及串行接口电路等。接收电路包括低噪声放大器、射频缓冲放大器、射频混频器、本机振荡缓冲放大器、第一级中频放大器、第二级中频放大器限幅、FM/FSK解调器、低通滤波放大器/后检波放大器、数据限制器和接收信号强度指明示器等电路。

在发射电路中，TRF6900利用3线单向串行总线（CLOCK、DATA、STRLBE）进行编程。芯片内微控制器中的24位移位寄存器中，若置 STRLBE置为高电平，则编程信息将被装入所选的锁存器以完成DDS模式、调制器以及PLL等的设置。当发射的数据通过TX DATA端进入DOS后，可由DOS将数字信号通过11位数/模转换器正弦波形成器等电路转换成模拟信号。基准振荡器的输入频率fref为 15～`26MHZ，可编程的DOS分配器比率为0~4194303 bits，分辩率Δf=Nfref/224,FSK调制器寄存比率为 0～1020bits,分辨率△f=Nfref/222。芯片中的时钟电路采用外接晶体振荡器（25.6～26MHZ）来产生电路所需的基准频率。其本机震荡采用锁相环（PLL）方式，它由频率合成器、外接无源回路滤波器和压控震荡器组成。压控震荡器的频率范围为 850～950MHZ。RF功率放大器的输出功率高达+5bBm。

表1 TRF6900各引脚功能

在接收电路中，低噪音放大器具有13bB的增益和3.0 bB的噪音指数。接收电路有标准模式和递增益模式两种；为了在低RF输入电平时得到最大的灵敏度，通常应选择标准模式，而在高RF输入电平时则应选择低增益模式。混频采用常规的双重平衡式Gilbert-Cell混频器结构，其输出阻抗（MIX-OUT端）为330Ω，并且允许一个330Ω的陶瓷滤直接连接到端点MIX-OUT。第一级中频放大器具有大约7Bb的放大增益和330Ω的输入输出阻抗，每天二级中频放大器和限幅器具有大约80Bb的放大增益和 330Ω的输入阻抗，其中频率范围为10～21.4MHz限幅器的输出连接到FM/FSK的调解器.当频率范围为10MHZ～21.4MHZ时,接收信号强度指示器的斜率应为19Mv/dB。FM/FSK解调电路则用于完成对FM或FSK信号的解调。其解调器输出带宽为0.3MHZ(IF= 10.7MHZ),探测范围为300KHZ。

3 应用电路

TRF6900射频收发器芯片典型应用电路如图2所示，图3所示是TRF6900工作在902～928MHz频段的实际应用电路。

在图2所示的TRF6900与MPS430微控制器的连接示意图中，由于TRF690的输入信号线与MPS430的可编程数字I/O端相连，因此可在 MPS430的控制下完成所指示的操作。而图3则给出了TRF6900工作在902～928MHz频段的实际应用电路及元器件参数。