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基于RX5000/TX5000的無線收發電路
摘要：RX5000和TX5000分別是RF Micro Devices公司專為小范圍單向無線通信設計生產的接收器和發射器芯片。它們體積小，功耗低，價格便宜，而且性能穩定，使用方便。文中介紹了RX5000、TX5000的特點與功能，給出了以這兩種器件為核心設計的無線收發電路，并對其在足球機器人無線通信系統中的應用進行了說明。關鍵詞：無線通信；RX5000；TX5000；足球機器人
ＲＸ系列和ＴＸ系列無線收發芯片是ＲＦ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｖｉｃｅｓ公司專門為小范圍單向無線通信設計的集成電路。該系列芯片具有體積小，功耗低，價格便宜等優點，而且性能穩定，容易使用。芯片中集成了幾乎所有的無線通信功能。由于所需外設很少，因而電路設計簡單，是小范圍無線控制以及數據通信的理想選擇。本文介紹的ＲＸ５０００、ＴＸ５０００就是一組配套使用的無線收發芯片，以它們為核心進行電路設計可以實現完整的無線通信系統。當然，兩個器件也可以單獨使用，可設計構成獨立的無線接收器和發射器。(范文先生網www.ycxgx.cn收集整理)
１ ＲＸ５０００和ＴＸ５０００的特點
ＲＸ５０００接收器和ＴＸ５０００發射器芯片的工作頻率均為４３３．９２ＭＨｚ，工作電壓為２．２～３．７Ｖ，工作溫度范圍為－５０～＋１００℃，它們支持高達１１５．２ｋｂｐｓ的數據傳輸率。
ＲＸ５０００、ＴＸ５０００均提供有休眠模式（Ｓｌｅｅｐ Ｍｏｄｅ），這使其在沒有數據通信的時候可以降低芯片的功耗。ＴＸ５０００有Ｏｎ－Ｏｆｆ Ｋｅｙｅｄ ?ＯＯＫ? 和 Ａｍｐｌｉ-ｔｕｄｅ－Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｅｄ?ＡＳＫ?兩種可選的工作模式。在ＯＯＫ工作模式中，信號輸出端以通斷脈沖來表示信號“１”和“０”；而在ＡＳＫ工作模式中，輸出信號則分別以高、低電平來表示信號“１”和“０”；休眠模式的信號端通常被置于高阻狀態。ＯＯＫ模式的功耗較低，但數據傳輸率也低（１０ｋｂｐｓ）；ＡＳＫ模式的功耗較高，但數據傳輸率也較高（１１５．２ｋｂｐｓ）。由于在ＡＳＫ模式時，信號可調幅，因此抗干擾能力也較強，所以大多數應用都采取ＡＳＫ模式。工作模式的選擇可通過ＣＮＴＲＬ０和ＣＮＴＲＬ１引腳來設置。
一般情況，設計時都將ＲＸ５０００與ＴＸ５０００配套使用，但ＲＸ５０００應選擇與ＴＸ５０００相同的工作模式。此時，ＲＸ５０００的ＣＮＴＲＬ０、ＣＮＴＲＬ１引腳僅用于工作模式與休眠模式的切換，而ＯＯＫ模式與ＡＳＫ模式的選擇則將對應于不同的外圍電路。
本文著重介紹ＲＸ５０００、ＴＸ５０００的功能及應用，而對其工作原理和內部結構，讀者可參考相關技術手冊[１][２]。
２ ＲＸ５０００和ＴＸ５０００的引腳功能
２．１ ＲＸ５０００引腳功能
ＲＸ５０００接收器芯片具有２０個引腳。圖１所示是其引腳排列圖，各引腳的具體功能如下：
ＧＮＤ１，ＧＮＤ２，ＧＮＤ３：參考接地端。
ＶＣＣ１，ＶＣＣ２：電源端，它們與地之間須接有旁路電容。
ＡＧＣＣＡＰ：自動增益控制端，該引腳與地之間所接的電容可設定保持ＡＧＣ（自動增益控制）的最小時間。該保持時間的設定可以避免ＡＧＣ發生顫動。對于給定的保持時間ｔＡＧＨ（μｓ），接地電容ＣＡＧＣ?μＦ?的值可按下式計算：
ＣＡＧＣ＝１９．１ ｔＡＧＨ
但應注意，ＡＧＣ的保持時間不應太長，否則會導致反應變慢而影響電路的靈敏性。
ＰＫＤＥＴ：峰值檢測控制端，該引腳與地之間所接的電容可設定峰值檢測器衰減倍數，若使其衰減率固定在１?１０００，對于給定的基帶電容ＣＢＢＯ來說，接地電容ＣＰＫＤ的值可按下式計算：
ＣＰＫＤ＝０．３３ＣＢＢ０(ｐＦ)
ＢＢＯＵＴ：基帶輸出端，該引腳通過一電容ＣＢＢＯ與ＣＭＰＩＮ相連可驅動內部數據限幅器。
ＣＭＰＩＮ：內部數據限幅器輸入端。
ＲＸＤＡＴＡ：接收器數據輸出端，在休眠模式時，該引腳被置于高阻態。
ＮＣ：懸空。
ＬＰＦＡＤＪ：低通濾波器帶寬調整端，其帶寬可由該引腳的接地電阻ＲＬＰＦ來設置，它們之間具有如下關系式：
ＲＬＰＦ＝１４４５／ｆＬＰＦ(ｋＨｚ)(ｋΩ)
ＲＲＥＦ：外接參考電阻端，通常應接一１００ｋΩ的電阻到地。
ＴＨＬＤ１：數據限幅器（ＤＳ１）閾值設置端，該引腳一般通過一電阻ＲＴＨ１與ＲＲＥＦ相連，其閾值與該電阻的阻值成正比。若將ＴＨＬＤ１與ＲＲＥＦ直接相連，則閾值為０；通過電阻相連時，如果ＴＨＬＤ２端懸空，則ＲＴＨ１的阻值范圍為０～１００ｋΩ，提供的ＴＨＬＤ１閾值范圍為０～９０ｍＶ?如果同時使用ＴＨＬＤ２端，則ＲＴＨ１的阻值范圍為０～２００ｋΩ，而其提供的ＴＨＬＤ１閾值范圍亦為０～９０ｍＶ。
ＴＨＬＤ２：數據限幅器（ＤＳ２）閾值設置端，該腳用法與ＴＨＬＤ１相同。ＲＴＨ２的阻值范圍為０～２００ｋΩ，提供的ＴＨＬＤ２閾值范圍為０～１２０ｍＶ。
ＰＲＡＴＥ：脈沖占空比調節端。
ＰＷＩＤＴＨ：脈沖寬度調節端。
ＣＮＴＲＬ１，ＣＮＴＲＬ０：芯片工作模式選擇端。當ＣＮＴＲＬ１與ＣＮＴＲＬ０均為高電平時，選擇接收模式；兩者均為低電平時，選擇休眠模式（Ｓｌｅｅｐ Ｍｏｄｅ）。應當注意：這兩腳不能被空置。
ＲＦＩＯ：接收器無線信號輸入端，該端一般在使用時接天線。
２．２ ＴＸ５０００引腳功能
ＴＸ５０００引腳排列如圖２所示。其主要引腳的功能如下：
ＴＸＭＯＤ：發送數據輸入端。
ＣＮＴＲＬ１，ＣＮＴＲＬ０：芯片工作模式選擇端。當ＣＮＴＲＬ１為高而ＣＮＴＲＬ０為低時，為ＡＳＫ模式；而當ＣＮＴＲＬ１為低且ＣＮＴＲＬ０高時，為ＯＯＫ模式；ＣＮＴＲＬ１和ＣＮＴＲＬ０均為低時，為休眠模式。
ＲＦＩＯ：無線信號輸出端，使用時接天線。
３ 無線收發電路
采用ＲＸ５０００和ＴＸ５０００設計的無線接收和發射電路分別如圖３、圖４所示，這兩個電路均被設置為ＡＳＫ模式。
４ 足球機器人無線通信應用
實際上，上述無線收發電路可以方便地嵌入到各種測量和控制系統中，以用于儀器儀表中的數據采集、無線數據通信以及計算機遙控等。下面介紹ＲＸ５０００和ＴＸ５０００在足球機器人無線通信系統中的應用方法。
機器人足球是近幾年在國內外迅速開展起來的高技術對抗活動，已舉行了多屆微型機器人世界杯足球比賽，有十余個國家的二、三十支代表隊參賽，已經達到相當的規模和水平?３?。足球機器人系統由機器人、視覺系統、主機系統和無線通信系統組成。主機系統與機器人之間通過無線通信聯系。具體來說，就是主機通過發射器以無線方式發送動作命令，然后由機器人上的接收器接收，這實際上就是一個單向通信系統。
目前各參賽隊使用的機器人通信系統，大多采用的是Ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｘ公司生產的具有收發功能的通訊模塊ＢＩＭ－４３３和ＢＩＭ－４１８，它們的工作頻率分別為４３３ＭＨｚ和４１８ＭＨｚ，工作電壓為２．７～６．２６Ｖ，數據最高傳輸速率為４０ｋｂｐｓ，戶內傳輸距離為３０米，戶外可達１２０米。由于足球機器人的通信系統只是單向系統（即主機→機器人），但在發射器和接收器上均采用具有收發功能的ＢＩＭ雙向通訊模塊，這實際上是一種浪費，而且還增大了功耗，提高了設計和制造成本（每片ＢＩＭ通訊模塊的價格高達五六百元）。若采用本文介紹的無線收發電路，不僅可避免功能的浪費，還可減少功耗，降低成本（每片ＲＸ５０００、ＴＸ５０００的價格不到一百元），而且數據傳輸率也比ＢＩＭ模塊高。雖然傳輸距離比ＢＩＭ小，但經測試，在戶內可達２０米，在戶外也可以達到１００米以上，完全可以滿足機器人足球比賽的要求。
本無線收發電路已應用于某高校的足球機器人比賽系統，經多次測試運行，該系統性能穩定，效果十分良好。
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