CC1000实现射频光传输模块FSK通信

CC1000实现射频光传输模块FSK通信,第1张

  1. 引 言

  随着移动运营商要求的提高,光纤直放站都需要有监控功能。因此,模块在原有基础上,增加了FSK通信功能,可方便直放站系统的监控数据传输。本文讲述了一款基于射频收发芯片CC1000FSK数据通信系统的设计和实现。

  2. 光模块工作原理

  直放站天线收到的上行信号经过放大器将其调整到一定的电平,送入光发送端机,射频光传输模块(以下简称为光模块)把上行信号和经过FSK调制的监控信号一起进行光调制,并通过光纤进行传输。在收端光接收机将光信号转化成相应的电信号,送至基站。监控信号通过滤波器选频从上行信号中分离出来,再通过FSK解调还原成数字信号;同理,由基站来的下行信号,送至光模块进行光调制,并通过光纤进行传输。在收端光接收机将光信号转化成相应的电信号,该信号经直放站放大器变为所需的功率电平信号,并通过双工环型器由天线发射出去,从而构成由光纤作为传输介质的直放站系统。其结构如图1所示。

  

CC1000实现射频光传输模块FSK通信,直放站框图,第2张

 

  3. FSK 电路设计

  3.1 FSK 技术

  FSK即"频移键控",它的英译为"Frequency Shift Keying"。二进制移频键控记为2FSK。

  它是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现,抗噪声和抗衰减性能较强,因此在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。根据国际电报和电话咨询委员会(ITU-T)的建议传输速率低于1200波特以下的设备一般采用FSK方式传输数据。在衰落信道(短波通信)中传输数据。

  FSK调制信号的产生的工作原理是用载波的频率变化来传送数字消息。在2FSK中载波频率随着调制信号1和0而变化,1对应f 1,0对应f 2即:

  

CC1000实现射频光传输模块FSK通信,第3张

 

  其中: 1 w = 1 2π f , 2 w = 2 2π f 。

  二进制里只有两个数0和1,传送1的时候用一种频率,传送0的时候用另一种频率,这就是FSK的实质。

  3.2 硬件电路设计

  在此设计中采用的是无线FSK收发芯片,但采用光纤传输的方式,因为光纤传输受外界影响小,并且在传输过程中光损小,传输距离远远大于无线传输距离。由于无线收发芯片的种类和数量比较多,选择无线收发芯片时应考虑需要以下几点因素:功耗、发射功率、接收灵敏度、收发芯片所需的外围元件数量和芯片成本等。CC1000是基于ChipcON公司的SmartRF技术制造的可编程、半双工超高频单片收发器芯片, 它主要是为315、433、868和915MHz的ISM和SRD设备所设计,可以编程工作在300~1000MHz范围之间的任一频率上。同时其灵敏度可达-109dBm , 可编程输出功率-20 ~10 dBm ,FSK调制数据率最高可达76.8kBaud ,可在2.7~3.3V低电源工作,具有250Hz步长可编程频率能力,适用于跳频协议。主要工作参数都能通过串行总线接口编程改变,使用非常灵活。

  在此设计中在本系统中对CC1000 的性能要求如下:

  ① 调制速率:9.6Kbps② 编码方式:NRZ 码③ 传输模式:异步传输 UART 模式④ 频率设置:发射中心频率 433.916MHz,“1” 433.948MHz “0” 433.884MHz接收本征频率 433.766 MHz⑤ 调制频偏:±32KHz⑥ 载频频率稳定度:±25ppm(即±10KHz)⑦ 接收灵敏度:≤-90dBmMCU与CC1000 的硬件接口电路如图2 所示。MCU使用3 个输出管脚用于接口(PDATA、PCLK、PALE),PDATA 必须是双向管脚用来读回数据,另一个双向管脚用于待发送的数据DIO 和接收数据,提供数据定时的DCLK 应与微控器输入端相连,本文中CC1000 采用异步传输UART 模式,DIO 用于数据输入与MCU 串口TX 连接,DCLK 用于数据输出,与MCU 串口RX 连接。其余管脚能用来监视LOCK 信号在管脚CHP_OUT,当PLL 锁定时该信号为逻辑高电平。当使用一个外接终端电阻时,RSSI(接收信号强度指示)电压能通过A/D 测量出,可以检测接收信号强度。在设计印制电路板时应注意:要求使用双面PCB 板,地平面放在底层以减少射频信号的辐射和串扰,接地管脚应使用单独的过孔,尽量靠近封装管脚接地,去耦电容也应尽量靠近电源脚放置,并通过单独的过孔与接地层相连,外围元件越小越好最好使用表面固定装置。

  

CC1000实现射频光传输模块FSK通信,CC1000与MCU的接口电路,第4张

 

  4. 软件设计

  整体系统数据的发射和接收如框图 3 所示。MCU 通过串口0 把上位机的数据存储,组帧后,由串口1 传给CC1000,通过射频发射机传出,远端MCU 依据接收到的数据,做出相应的处理,并重新组帧,传给近端的上位机。

  

CC1000实现射频光传输模块FSK通信,第5张

 

  

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