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關鍵詞：無線通訊 接收器 小功率 MICRF004

1 概述

    MICRF004 是Micrel公司最新推出的小型單片無線通信接收器集成電路。它是為甚高頻段（VHF頻段）的無線通信應用而專門設計的無線接收器件。利用 MICRF004可真正實現單片化“無線輸入、數據輸出”功能。所有射頻（RF）和中頻（IF）的調整均可在器件內部自動完成，因而可極大地降低開發成本，縮短產品市場化的進程。另外，由于MICRF004的效率和可靠性都非常高。所以，它是目前無線通信應用領域成本最低的單片解決方案。

    MICRF004 的使用非常方便。它可以提供固定和掃描兩種基本的操作械。在固定操作模式時，MICRF004的功能就像一個具有固定本振頻率的傳統超外差式接收機，其內部本振操作頻率由外部晶振提供。固定模式通常用在發射能被晶體或SAW（聲表面波）器件精確控制的場合；在掃描操作時，MICRF004將在此基帶數據比率更大的范圍內掃描本振頻率，從而有效拓寬了接收機的RF帶寬。因此，MICRF004無需專門的調諧電路便可接收簡單廉價的LC發射機所發出的信號，而且甚至可以將接收范圍拓寬到超外差范圍。在這種模式下，系統便可用±0.5%的廉價陶瓷器件來代替昂貴的石英晶體作為參考。

    關斷控制是MICRF004的一個重要特點，利用這一特性可以在周期操作（duty-cycled）和喚醒輸出出現RF信號時為其提供邏輯指示，并使MICRF004能夠適應小功率和極小功率的方面應用，比如RKE（remote keyless entry）和RFID（RF identification）等系統。

    MICRF004 可為系統解調器提供所有的數據濾波功能，這便省去了以往所必需的外部濾波器。MICRF004內含四個濾波器，其中之一在數據速率帶寬范圍內采用了編程方式。MICRF004在掃描模式時，其二進制帶寬范圍為0.55kHz～4.4kHz，而在固定模式，其帶寬范圍為1.1kHz～8.8kHz。

    另外，MICRF004還有如下主要特點：
 
    ●在單片上集成了全部的VHF接收功能；

    ●頻率范圍可達140MHz～200MHz；

    ●單極天線接收時，其典型接收距離為200米；

    ●在掃描模式時，其數據速率為2.5kb/s；而在固定模式時，其數據速率為10kb/s；

    ●可自動調整，無需人工調諧；

    ●無需外部濾波器；

    ●在150kHz時，其電源操作電流低達240μA；

    ●可用微處理器或使能編碼器來喚醒操作；

    ●具有標準的Ics CMOS邏輯接口；

    ●具有極低的RF天線再發射特性；

    MICRF004是為甚高頻段（VHF頻段）無線通信應用而專門設計的天線接收專用集成電路。因而可廣泛用于汽車遙控、元距離射頻接收、遠程風扇和燈光控制以及汽車大門的自動開啟和控制等方面。

2、引腳排列和功能
    MICRF004采用16腳DIP或SOP封裝形式，圖1所示是它的引腳排列，各引腳的功能說明如表1所示。

3、工作原理

    MICRF004 的內部工作原理框圖如圖2所示。從圖中可以看出：MICRF004由UHF下變頻器、OOK解調器、參考和控制、以及喚配電路等部分組成。同時圖中還畫出了CTH、CAGC引腳錢的電容以及REFOSC引腳外的參考振蕩器。這些外部器件便是利用MICRF004來構成UHF接收器所需的元件。 MICRF004具有SEL0、SEL1、SWEN和SHUT等4個控制輸入引腳，利用這四個引腳，用戶可以對MICRF004的操作模式進行設置選擇。這些引腳內部均有上拉電阻，且其輸入均與CMOS電平兼容。

3.1 帶寬選擇

    利用SEL0和SEL1引腳可以對MICRF004的解調器帶進行選擇設置，在掃描模式時，其可選擇的頻率帶寬范圍為550Hz～4400Hz，而在固定模式，其可選擇的頻率帶寬范圍為1100Hz～8800Hz。表2給出了MICRF004的解調器帶寬選擇方法。

3.2 模式選擇

    利用SWEN腳的輸入電平可以對MICRF004的操作模式進行控制。當SWEN腳的輸入為高電平時，器件選擇掃描模式；而當SWEN腳為低電平時，器件選擇固定模式。在固定模式時，MICRF004采用通常的超外差接收方式進行工作。

●固定操作模式

    如果發射系統采用的是象SAW發射機那樣比較穩定的發射設備，那么，MICRF004便可選擇一般的超外差式固定操作模式進行接收工作。固定模式所能接收的信號頻率范圍較窄，但數據速率相對較高，通常可以達到10kb/s以上。

●掃描操作模式

    在掃描模式，MICRF004仍然采用擴展的超外差方式進行工作，但是需要在LO本振調制下進行，這時的掃描速率要比普通的數據速率高一些。采用掃描方式可以有效地拓寬MICRF004的射頻帶寬。并且可以使器件在外部發射頻率和接收頻率都不是十分準確的情況下正常工作。采用LO本振調制方式并不影響系統的中頻帶寬，而且相對于固定操作模式來說，掃描模式在中頻抗噪聲方面的性能也沒有多大的減弱。因此，無論是在固定操作模式還是在掃描操作模式，它們的IF帶寬均為500kHz。但是，LO本振調制將對速率產生影響，在掃描模式時，其速率上限大約為2.5kb/s。

3.3 參考振蕩

    MICRF004的所有定時和調諧都是在器件內部的參考振蕩器的基礎上進行的。這些調諧操作可以在REFOSC引腳通過下列三種方式之一來進行：

（1）連接一個陶瓷共鳴器；

（2）連接一個石英晶體振蕩器；

（3）用一個外部的定時信號來驅動REFOSC引腳。

    如果用晶體振蕩器或者陶瓷共振器控制下的微處理器來產生振蕩信號，也就是說系統的信號頻率比較精確時，以上三種方法對于降低系統成本是非常有用的。

3.4 喚醒和關斷

    MICRF004 中喚醒電路的主要作用是為了減少整個系統的電源功耗。WAKEB為邏輯信號輸出端，當系統在檢波輸出信號中監測到有RF載波時，WAKEB端輸出低電平信號。該輸出能夠在發現RF信號時用來使能數據解碼器和微處理器等外部電路。當然，只有在系統處于關斷模式時，才能使用喚醒功能。

    喚醒功能包含在器件內部的一個可恢復計數器中，它采用2.34kHz內部時鐘。該時鐘由一個內部6.0MHz的參考頻率產生。當這個23.4kHz時鐘被監測到時，系統將在5.12ms（在25kHz時需過128個時鐘周期）之后使WAKEB端進入低電平，并一直持續到數據開始。這5ms的持續時間非常珍貴，它可以極大地系統監測減少的出錯率。而且不需要對信號進行轉換補償。因此，用這種方法來完成喚醒功能是非常方便的。

    關斷功能是由SHUT腳的邏輯狀態來控制的。當V SHUT為高時，系統進入低功耗待電模式，此時的待電電流低于1μA。

4、應用電路

4.1 典型應用電路

    MICRF004 可用于多種無線通信應用領域。圖3是MICRF004用于150MHz 1200b/s開關鍵控接收器的典型應用電路。該典型應用電路十分簡單，所用的外圍元件很少，它采用4.85MHz陶共鳴器作外部振蕩器。CAGC引腳外 4.7μF電容器的作用是用來和器件內部的AGC電路一起來對MICRF004的增益進行自動控制。而CTH引腳上的0.047μF電容器則用來維護內部比較器輸入端直流電平上的解調波形。該電路采有+5V電源電壓進行工作。

4.2 實際應用電路

    圖4是一個用MICRF004來設計150MHz 1kb/s開關鍵控接收/譯碼器的實際應用電路。該電路可在非工作周期情況下進行連續地接收掃描。它被設計成掃描模式，具有6個地址解碼位和2個輸出編碼位。

    在圖4電路中，U1為MICREL公司的小型單片無線通信接收器MICRF004，U2則選用HOLTEK公司的HT-12D邏輯解碼器，電路工作頻率為 150MHz，因而選用較為廉價的陶瓷共鳴器來產生參考振蕩頻率信號。調節陶瓷共鳴器、本振電容C4以及天線的長短可以使電路達到最好的接容選用 8.2pF的陶瓷電容器。需要說明的是，電源濾波電容C1具有兩種接地方式：如果將C1接地的一端接至模擬地，那么電容將工作在RF頻率段；而如果將C1 的接地一端接至數字地，則電路將工作在基帶頻率范圍。

    實際上，該電路的數據速率是可以通過R1來進行調整的。在數據速率為1kb/s時，R1的取值為68kΩ。電路中的使用R2的作用主要是為紅色指示發光二極管提供限流偏置，選用1kΩ的普通電阻即可。