基于射频通信技术的无线数据采集和控制方案

只看该作者 · 2019-12-29 22:00

基于射频通信技术的无线数据采集和控制方案

无线数据传输现在广泛地运用在车辆监控、遥控、小型无线网络、小型无线数据终端等领域中，无线数据传输主要由数据终端机、主机和主控制机组成，主控制机与主机间用串行口通信，主机和数据终端机之间通过射频模块进行通信。

传感器采集信号后传给数据终端机，终端机通过射频模块进行无线数据传输，主控制机与数据终端的通信转化为主控制机与主机串口（UA RT）间的通信以及数据终端通过无线数传模块和主机之间的数据传输，在此基础上形成了无线分布式传感／控制网络（Wireless DistribuTIon ed Sensor／Control Networks，WDSCN）的处理机的软硬件系统搭建。无线数据传输的处理系统采用嵌入式系统辅以适当无线数传模块来实现。系统中用射频模块来完成数据的传输，用嵌入式系统来实现对传输数据的处理和存储、网络通信、外部控制等任务。

射频模块的设计

射频模块的主要功能由无线收发芯片nRF401配合外围电路完成，该模块内部结构分为发射电路、接收电路、模式和低功耗控制逻辑电路以及串行接口几个部分组成。

发射电路有射频功率放大器（PA）、锁相环（PLL）、压控振荡器（VCO）、频率合成器等。基准振荡器采用外接晶体振荡器产生电路所需的基准频率，振荡电路采用锁相环方式，由在DDS基础上的频率合成器、外接的无源回路滤波器和压控振荡器组成，压控振荡器由片内的振荡电路和外接的LC谐振回路组成，要发射的数据通过DIN端输入。

接收电路由低噪声放大器（LNA）、混频器、中频放大器、GFSK解调器、滤波器等电路组成，中频放大器的输出信号经过中频滤波器后送入GFSK解调器解调，解调后的数字信号在DOUT端输出。

芯片内包含有发射功率放大器、低噪声接收放大器、晶体振荡器、锁相环、压控振荡器、混频器等电路，工作频率为ISM频段433 MHz，采用FSK调制解调、晶体振荡和PLL频率合成技术，接收灵敏度为-105 dBm，发射功率为10 dBm，待机状态电流消耗仅10μA。在接收模式中，射频输入信号被低噪声放大器放大，经由混频器变换，在送入解调器之前被放大和滤波，解调后的数字信号在DOUT端输出。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。射频模块的电路如图1所示。