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　　引　言

　　目前無線通信應(yīng)用已經(jīng)涉及到各個(gè)領(lǐng)域，給人們的生活帶來了很大的方便。人們對無線通信應(yīng)用的需求進(jìn)一步推動了無線通信技術(shù)的快速發(fā)展。本文主要介紹比利時(shí)Melexis公司推出的高性能單片無線收發(fā)芯片TH71221的組成結(jié)構(gòu)及其性能特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)例探討了該芯片的具體應(yīng)用。

圖1 TPMS發(fā)射模塊與接收模塊的方框圖
　

　　TH71221的組成結(jié)構(gòu)及其性能特點(diǎn)

　　TH71221的組成結(jié)構(gòu)

　　TH71221是可編程無線收發(fā)芯片。它可應(yīng)用于低功耗多通道或單通道半雙工數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可工作在ISM頻段(300~930MHz)。在可編程用戶模式下，通過使用一個(gè)外部壓控振蕩變?nèi)荻O管使它的最低工作頻率可低至27MHz。

　　TH71221的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括：可變增益的低噪聲放大器(LNA)、混頻器、中頻放大器、FSK解調(diào)器、運(yùn)算放大器(OA1，OA¬2)、ASK解調(diào)器、控制邏輯串行接口(SCI)、功率放大器(PA)、鎖相環(huán)合成器等。它的主要模塊是一個(gè)可編程的鎖相環(huán)合成器，在發(fā)射模式下產(chǎn)生載波頻率，可以采用FSK/ASK兩種調(diào)制方式。在接收模式下產(chǎn)生本地振蕩信號，采用超外差接收方式。
　　
　　在接收模式下，TH71221可看成是一個(gè)傳統(tǒng)的超外差接收器。射頻輸入信號經(jīng)低噪聲放大器放大后翻轉(zhuǎn)進(jìn)入混頻器，通過混頻器混頻產(chǎn)生中頻(IF)信號。在中頻處理階段，該信號在送入解調(diào)器之前被放大和濾波。RSSI信號經(jīng)過混頻后置于RSSI引腳上，解調(diào)后，TH71221從引腳OUT-DTA輸出解調(diào)信號。

　　在發(fā)送模式下，壓控振蕩器(VCO)輸出的信號直接送入功率放大器。壓控振蕩器的頻率此時(shí)就是載波頻率。

　　主要性能

　　TH71221的主要工作參數(shù)可由一個(gè)串行接口編程設(shè)定，使用非常方便并且具有靈活性。該芯片的接收靈敏度可達(dá)-105dBm(FSK)/-107dBm(ASK)，可編程輸出功率為-20dBm~+10dBm，在直接壓控振蕩調(diào)制模式下，最大數(shù)據(jù)數(shù)率可達(dá)115Kbps。FSK模式下，它的最大頻偏為+/-2.5~+/-80KHz。

　　TH71221有兩種不同的使用模式：單機(jī)用戶模式(SUM)和可編程用戶模式(PUM)。在單機(jī)用戶模式下，它可以配置成以下4個(gè)固定頻點(diǎn)之一：433.92MHz、868.3MHz、315MHz和915MHz。在可編程用戶模式下，它可工作在最低27MHz~930MHz的頻率范圍內(nèi)，可通過SCI進(jìn)行編程。

　　TH71221可以工作在4種不同的狀態(tài)下：待機(jī)狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)、接收狀態(tài)和空閑狀態(tài)。空閑狀態(tài)時(shí)僅振蕩器和鎖相環(huán)在工作，它的待機(jī)電流僅為50nA。它具有低電壓(2.2V-5.5V)，非常適合低功耗設(shè)計(jì)要求。該芯片所需的外圍元件非常少，所以它可以很方便地與一個(gè)微控制器加上少數(shù)外圍元件構(gòu)成一個(gè)完整的RF收發(fā)系統(tǒng)。

　　TH71221在輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　基于以上所論述的性能與特點(diǎn)，TH71221的應(yīng)用非常廣泛，本文以輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)為例探討TH71221在無線RF中的應(yīng)用。

　　TPMS是通過對汽車輪胎的氣壓、溫度等進(jìn)行動態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，在出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況時(shí)給予警報(bào)，從而有效預(yù)防爆胎、保障行駛安全的高科技產(chǎn)品。TPMS包括發(fā)射模塊和接收模塊兩部分。發(fā)射模塊由傳感器、MCU和RF IC組成。接收模塊由RF IC、MCU及顯示控制與接口控制部分組成。通過選擇合適的傳感器、MCU、顯示驅(qū)動芯片與接口驅(qū)動芯片，可以方便地構(gòu)成TPMS的硬件電路，配合基于TPMS的軟件控制，則可以實(shí)現(xiàn)TPMS所需的各種功能。

　　TPMS的基本原理是：在發(fā)射模塊，傳感器感應(yīng)輪胎的壓力、溫度、加速度等信息并通過接口電路送至MCU，再由MCU控制傳送給TH71221后發(fā)射出去。在接收模塊，TH71221接收來自發(fā)射模塊的信息，傳送給MCU，MCU經(jīng)過相應(yīng)的處理后驅(qū)動顯示設(shè)備以顯示所接收信息。

　　由TH71221組成的TPMS發(fā)射模塊與接收模塊的方框圖如圖1所示。