畢業(yè)設計--簡單實用型無線數據傳送系統(tǒng)研究與設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計</p><p>　　題 目: 簡單實用型無線數據傳送系統(tǒng)研究與設計 </p><p>　　院 系： 應用技術學院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程 </p><p&

2、gt;　　指導教師： </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　題目： 簡單實用型無線數據傳送系統(tǒng)研究與設計 </p><p><b>　　基本任務及要求：</b>

3、</p><p>　　基本任務 </p><p>　?、?設計一個簡單的無線數據傳送系統(tǒng)系統(tǒng)； </p><p>　?、?使用PROTEL畫出系統(tǒng)硬件

4、圖，并用Proteus軟件對單片機控制部分進行仿真 </p><p>　　2．系統(tǒng)要求 </p><p>　　① 無線數據傳輸的距離不低于80米；

5、 </p><p>　?、?工作頻率在430MHz； </p><p>　　進度安排及完成時間：</p><p>　　第1周 布置任務、下達設計任務書

6、 </p><p>　　第2周 熟悉課題，了解無線通信技術的分類及其發(fā)展歷程 </p><p>　　第3周～第4周 畢業(yè)實習，撰寫實習報告 </p><p>　　第5周 撰寫文獻綜述、開題報告

7、 </p><p>　　第6周～第8周 學習通信系統(tǒng)中調制解調部分知識 </p><p>　　選擇適當無線收發(fā)芯片 </p><p

8、>　　選擇合適的單片機 </p><p>　　第9周～第10周 熟悉阻抗匹配部分知識，設計一個單端天線 </p><p>　　學習PROTEL軟件，畫出整體電路圖，學習使用KEIL C51 </p>

9、;<p>　　第11周～第12周 用C語言進行程序編寫 </p><p>　　第13周～第14周 學習使用Proteus仿真軟件 </p><p>　　用Proteus軟件對單片機的數據鍵入以及顯示進行仿

10、真 </p><p>　　第15周~第16周 撰寫畢業(yè)論文 </p><p>　　第16周 畢業(yè)設計答辯 </p>

11、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論１</b></p><p>　　1.1 課題研究背景1</p><p>

12、;　　1.2 無線數據傳送的現狀與發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.3本課題研究的主要內容和主要工作4</p><p>　　第2章 無線通信系統(tǒng)基本理論5</p><p>　　2.1 數字通信系統(tǒng)基本組成5</p><p>　　2.2 無線數據傳輸原理5</p><p>　　2.2.1調制與解調5<

13、;/p><p>　　2.2.2編碼與解碼9</p><p>　　2.2.3 PLL鎖相環(huán)9</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設計13</p><p>　　3.1系統(tǒng)整體設計13</p><p>　　3.2 無線收發(fā)芯片的選擇14</p><p>　　3.3 nRF401無線模塊15&

14、lt;/p><p>　　3.3.1內部結構與引腳功能15</p><p>　　3.3.2應用電路及設計應注意問題17</p><p>　　3.3.3工作原理19</p><p>　　3.3.4天線的設計19</p><p>　　3.4 單片機控制模塊的選擇20</p><p>　　3.5

15、AT89C51單片機內部結構與引腳功能21</p><p>　　3.6 鍵盤接口技術24</p><p>　　3.7 顯示器接口技術25</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設計28</p><p>　　4.1 主程序設計28</p><p>　　4.2 從機點菜程序設計29</p><

16、;p><b>　　總結33</b></p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　參考文獻35</b></p><p><b>　　附錄36</b></p><p>　　簡單實用型無線數據傳送系統(tǒng)研究與設計<

17、/p><p>　　摘要：文章介紹了基于AT89C51以及 nRF401 芯片的實用型無線數據傳送系統(tǒng)的研究與設計。系統(tǒng)通過無線方式進行數據雙向傳輸，采用半雙工方式通信、主機-從機體系結構。主機可同時接收多個從機發(fā)送的數據。 隨著無線通信技術的發(fā)展，無線數據傳輸系統(tǒng)的應用領域不斷擴大，基于射頻技術的無線數據傳送系統(tǒng)應運而生，是無線數據傳輸在通信領域的重要應用典型實例，為各個行業(yè)帶來了嶄新的管理理念與服務手段，優(yōu)化了業(yè)務

18、流程，為客戶提供了更好的服務，實現企業(yè)價值最大化同時又使成本最低化，是現代生活步入信息化時代的一個重要標志。它有效地利用了計算機應用、無線通信等先進的現代化科學技術，是一套集先進性、實用性、簡易性、嚴密性于一體的應用系統(tǒng)。論文詳細介紹了無線數據傳輸平臺硬件模塊的功能及其實現原理、單片機間的數據傳輸及其輸入與顯示的實現原理。基于無線數據傳輸的系統(tǒng)平臺同時可以廣泛的應用于工業(yè)控制領域，具有廣泛的發(fā)展前景。</p><p&

19、gt;　　關鍵詞：AT89C51；nRF401；無線數據傳輸</p><p>　　The Study and Design of System about Simple and Practical Wireless Data Transmission </p><p>　　Abstract: The article describes the study and design of pra

20、ctical wireless data transmission system which is based on chips of AT89C51 and nRF401. System transmits data two-way through wireless means, and uses half-duplex communication and the master-slave structure.The host can

21、 simultaneously receive multiple data from theslaves. As the wireless communication technology develops continuously, the field of applications of wireless data transmission system is expanding. Wireless data transmissio

22、n</p><p>　　Key words: AT89C51; NRF401; Wireless Data Transmission</p><p><b>　　第1章 緒論 </b></p><p>　　1.1 課題研究背景 </p><p>　　在現代通信中，數據傳輸系統(tǒng)是各種智能化控制系統(tǒng)的重要組成部分，其需要在

23、單片機之間或單片機與微機之間實現數據的發(fā)送與接收，而且在數據處理系統(tǒng)中，往往需要通過上位機對接收到的下位機的數據進行處理。一般在傳輸距離比較短的情況是，可以采用有線連接的數據通信方式。如并行傳送、串行傳送、CAN總線和Lonworks總線等等。在這些有線傳輸的方式中，數據的傳輸載體是雙絞線、同軸電纜或是光纖。但是在許多比較特殊的環(huán)境有線連接則往往不能滿足需求。對于傳輸范圍比較廣的情況采用有線數據傳輸方式通信需要較高的代價。再如高腐蝕環(huán)境

24、、現場無法實現明線連接或者為了保證安全等許多條件下，采用傳統(tǒng)的數據傳輸信道即通過有線傳輸采集的數據已經不能滿足數據傳輸的需要，這時采用無線數據傳輸就顯示出巨大的優(yōu)勢，無線數據傳輸與有線相比有成本低，通信距離遠，沒有鑿墻鉆孔布線的煩惱等優(yōu)點。其不受地理環(huán)境、氣候、時間等條件的限制，通過真空或空氣實現數據傳送，可以不考慮傳輸線纜的安裝問題，從而節(jié)省大量線纜，并且降低施工難度和系統(tǒng)成本，具有廣闊的應用前景。目前應用在許多領域，比如：RFID，

25、無線餐飲點菜系統(tǒng)，無線抄表，水文監(jiān)測，低功率遙感勘</p><p>　　1.2 無線數據傳送的現狀與發(fā)展趨勢 </p><p>　　無線技術是通過無線電波在自由空間(包括空氣和真空)傳播信息的技術，它利用導體中電流強弱的改變會產生無線電波這一原理，將信息加載于無線電波之上，當電波通過空間傳播到達接收端，電波引起的電磁場變化又會在導體中產生電流，通過一定的方法將信息從電流變化中提取出來，就達

26、到了信息與數據傳輸的目的。</p><p>　　隨著無線技術的快速發(fā)展，無線數據傳輸技術呈現出強勁的發(fā)展后勁。無線數據傳輸的范圍很廣，在一般意義上，只要收發(fā)雙方通過無線電波傳輸信息，并且可以根據自己的需要控制傳輸距離。其中短距離無線數據傳輸技術具有應用廣泛、種類多樣、頻段豐富、免執(zhí)照申請等特點，近期的發(fā)展情況表明，該領域將形成一個巨大的新興產業(yè)。時至今日，無線技術的應用己經滲透到各行各業(yè)的角角落落。</p&

27、gt;<p>　　現代無線通信技術大致可分為兩大類：一是基于蜂窩的接入技術，如蜂窩數字分組數據(CDPD)、通用分組無線傳輸技術(GPRS)、EDGE等。二是基于局域網的技術，如IEEE802.11、WLAN、Bluetooth、IrDA、Home-RF、微功率短距離無線通信技術等。主要介紹如下：</p><p>　?、?紅外通信技術（IrDA）</p><p>　　紅外無線

28、技術是以紅外線作為傳輸工具的一種無線通訊方式，自1974年發(fā)明以來，得到了很普遍的應用。但是由于紅外線的固有特性，紅外傳輸方式在大信息量的數據傳輸中使用得比較少。紅外傳輸是一種點對點的傳輸，而且距離不能太遠，其傳輸距離只有l(wèi)～2 m，并且對發(fā)射和接收器要求對準，并且中間不能有阻隔，且無法控制信息傳輸的進度。目前紅外傳輸技術已經漸漸退出市場，逐漸被藍牙技術取代。系統(tǒng)構成上，采用紅外無線接入技術的系統(tǒng)需要將MPU與紅外模塊進行連接，傳輸采用

29、串行通訊模式。 </p><p>　?、?藍牙技術（Bluetooth）</p><p>　　藍牙實際上是一種短距離無線電技術利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機等移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化以上這些設備與因特網Internet之間的通信，從而使這些現代通信設備與因特網之問的數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍牙采用分散式網絡結

30、構以及快跳頻和短包技術，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM( 即工業(yè)、科學、醫(yī)學) 頻段。其數據速率為lMbPS。采用時分雙傳輸方案實現全雙1傳輸。其協(xié)議層區(qū)別于OSI，TCP/IP或者是802中的任何種模型。其底層為無線電層，負責無線電中的位信息傳輸。第二層為帶層，負責將位信息流轉化成可以識別的幀。第三層為L2CAP( 邏輯鏈路控制適應層)負責存設備間建立邏輯信道，包括電源管理、認證和服務質量等等。更高的幾

31、層即是協(xié)議層，由各種不同的通信協(xié)議組成，并且為應用程序服務。其最常用的Class B版本傳輸距離為8～30 m，速率約為700--800kbps。 </p><p>　?、?IEEE802.l1b(Wi-Fi)</p><p>　　IEEE802.11b技術標準是無線局域網的國際標準，使用2.4GHz的ISM頻段，采用直接序列擴頻技術（DSSS）進行調制解調，從而增強了抗干擾能力，提高

32、了傳輸速度。802.l1b無線網絡的最大優(yōu)點是兼容性，只要在原有網絡上裝上AP(Access Point)，就可以提供無線網絡服務，終端設備只要裝上無線網卡，就可以訪問所有網絡資源，像使用有線局域網一樣方便，卻免除了布線的麻煩。802.l1b具有有線等價保密機制WEP(Wired Equivalent Privacy)確保數據安全，并具有穿透能力、全方位傳送、建網速度快、可用來組建大型無線網絡、運營成本低、投資回報快等特點，因而受到電信

33、制造商和運營商的青睞。由于該設備比較昂貴，進而妨礙了其推廣和應用，目前更多新的Wi-Fi標準正在制定之中。速度更快的802.l1g使用與802.l1b相同的正交頻分多路復用（OFDM）調制技術，它同樣工作在2.4GHz頻段，速率達54Mbit/s，比目前通用的802.l1b快了5倍，</p><p>　　并且完全向后兼容802.l1b。802.l1g將有可能被大多數無線網絡產品制造商選擇作為產品標準，下一代的Wi

34、-Fi標準802.l1n可望達到100Mbit/s。</p><p>　　⑷ 微功率近距離無線通信技術</p><p>　　近年來，隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，近距離無線通信系統(tǒng)的大部分功能都可以集成到一塊芯片內部，一般使用單片數字信號射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構成專用或通用無線通信模塊，所有高頻元件包括電感、振蕩器等己經全部集成在芯片內部，一致性良好，性能穩(wěn)定且不受外界影

35、響。射頻芯片一般采用FSK調制方式，工作于ISM頻段，通信模塊一般包含簡單透明的數據傳輸協(xié)議或使用簡單的加密協(xié)議，發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數全部通過軟件設置完成，用戶不用對無線通信原理和工作機制有較深的了解，只要依據命令字進行操作即可實現基本的數據無線傳輸功能。新一代近距離無線數據通信系統(tǒng)具有體積小、功耗低、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且開發(fā)簡單快速，可以方便地嵌入到各種設備中，實現設備間的無線連接，因此，較適合搭建小型網絡，

36、在工業(yè)、民用領域得到較為廣泛的應用。</p><p><b>　?、?UWB技術</b></p><p>　　UWB(Ultra Wide Band)是一種新發(fā)展起來的無線通信技術，通過基帶脈沖作用于天線的方式發(fā)送數據。窄脈沖(小于1ns)產生極大帶寬的信號，采用脈位調制(Pulse Position Modulation, PPM)或二進制移相鍵控(Bi-Phase

37、 Shift Keying, BPSK)調制。UWB被允許在3.1～10.6GHz的波段內工作，主要應用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統(tǒng)中。其中，最具特色的應用將是視頻消費娛樂方面的無線個人局域網(PANs)。UWB有可能在10m范圍內，支持高達110Mb/s的數據傳輸率，且不需要壓縮數據，可以快速、簡單、經濟地完成視頻數據處理。從以上介紹可以看出，各種不同的近距離無線通信標準都是根據不同的使用場合、不同的用

38、戶需求而制定的。有的是為了增加帶寬和傳輸距離，有的則是考慮移動性和經濟性。因此，應用者可視實際需求考慮采用性價比最高的解決方案。</p><p>　　近些年信息通信領域中，發(fā)展最快、應用最廣的就是無線通信技術。隨著計算機技術，通信技術、集成電子技術的飛速發(fā)展，在國內射頻（RF）技術也趨于成熟，開發(fā)出了種類齊全的射頻無線數據傳輸芯片。這些射頻芯片不僅傳輸速率快而且有相對較高的靈敏度。如今這些芯片正向集成化，小型化的

39、方向發(fā)展，使用成本也大大降低，采用射頻芯片來開發(fā)嵌入式產品有非常廣闊的應用前景。目前，國內外知名廠商都非常重視射頻傳輸芯片開發(fā)研究以及應用射頻芯片的嵌入式系統(tǒng)的設計。隨著現代射頻技術的發(fā)展，無線傳輸芯片尺寸越來越小，功能越來越齊全，再加上輔助原件后在性能上更加優(yōu)越，傳輸距離更遠，信號的穩(wěn)定性更高，傳輸速率更快，抗干擾性更強，特別是用于工業(yè)控制場合，現在市場上的無線傳輸芯片主要為 FSK 調制方式，其頻率發(fā)生器種類繁多，但基本上可分為三大

40、類：一、采用LC振蕩器，可靠性低但價格便宜；二、采用聲表振蕩器，頻率穩(wěn)定性高于LC振蕩器；三、采用鎖相環(huán)技術，穩(wěn)定性很高但價格較貴。在國內，這些高集成度芯片廣泛應用到國民經濟的各個領域中：如無線數據采集傳輸系統(tǒng)，車輛監(jiān)控，小型無線網絡，無線抄表，工業(yè)數據采集系統(tǒng)，水文氣象監(jiān)控，機器人制造等等。</p><p>　　隨著國民經濟和社會發(fā)展的信息化，人們要通信息化開創(chuàng)新的工作方式、管理方式、商貿方式、金融方式、思想交

41、流方式、文化教育方式、醫(yī)療保健方式以及消費與生活方式。總之，無線通信技術未來的發(fā)展趨勢表現為：各種無線技術互補發(fā)展，各盡所長，向接入多元化、網絡一體化、應用綜合化的寬帶無線網絡發(fā)展，并逐步實現和寬帶固定網絡的有機融合。</p><p>　　1.3本課題研究的主要內容和主要工作</p><p>　　本課題研究的主要內容是基于一種簡單的無線數據傳送系統(tǒng)，主要應用AT89C51單片機控制Nord

42、ic公司的無線數字收發(fā)芯片nRF401，通過無線方式進行雙向傳輸，采用半雙工方式通信，在手持機站點和主控站點之間傳輸數據，主控器與主站PC之間通過串口進行通信。</p><p>　　本人在前人的基礎上，通過翻閱大量的圖書資料以及檢索很多網絡信息，論述了基于51單片機以及單片無線收發(fā)芯片的無線點菜系統(tǒng)的設計原理和總體方案，重點闡述了系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計，綜合全文，所做的主要工作如下：</p>&l

43、t;p>　?。?）根據課題的研究背景，了解當前無線數據傳輸技術的發(fā)展現狀，通過對比選擇適合無線點菜系統(tǒng)的無線通信技術。</p><p>　　（2）分析了無線數據傳輸的基本原理及各模塊的功能和主要的性能指標。</p><p>　?。?）針對任務書給出的數據要求，確定了無線數據傳送系統(tǒng)的總體設計方案。</p><p>　　（4）通過分析nRF401的應用電路以及所

44、給出的頻率要求最終確定外圍電路以及其各部分元器件參數。</p><p>　?。?）確定無線數據傳送單片機部分的硬件設計，主要包括鍵盤輸入、LED顯示、單片機串口發(fā)送。</p><p>　　（6）分析了單片機仿真時出現的各種問題，并及時解決問題。</p><p>　　第2章 無線通信系統(tǒng)基本理論</p><p>　　2.1 數字通信系統(tǒng)基本組

45、成</p><p>　　通信既是人類社會的重要組成部分，又是社會發(fā)展和進步的重要因素。廣義的講，通信就是從一地向另一地傳遞和交換信息。實現信息傳遞所需的一切技術、設備和傳輸煤質的總和稱為通信系統(tǒng)。其基本的組成框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 通信系統(tǒng)基本組成</p><p>　　信源是消息的來源，它的作用是把各種消息轉換成原始電信號即基帶信號。&l

46、t;/p><p>　　圖中編碼、調制、功放，實際上還有濾波、發(fā)射等都是作為發(fā)送端的發(fā)送設備模塊。其作用是將信息源產生的消息信號變換成適合在信道傳輸的信號，使信息源與信道匹配起來。由發(fā)信源發(fā)出的基帶信號的特點是頻譜從零頻附近開始延伸到幾兆赫的有限值。基帶信號可以直接在信道中傳輸，大多數通信系統(tǒng)需要通過調制將基帶信號變換為更適合在信道中傳輸的形式。</p><p>　　信道是指傳輸信號的物理煤質，

47、在無線信道中，信道可以是大氣。</p><p>　　作為接受設備的基本功能是完成發(fā)送設備的反變換。它主要包括低噪聲放大、解調、解碼等模塊。主要任務是對帶有干擾的接收信號進行一系列處理，以便正確恢復出相應的原始基帶信號來。</p><p>　　信宿是傳輸信息的歸宿點，其作用是將復原的原始信號轉換成相應的消息。</p><p>　　2.2 無線數據傳輸原理</p&

48、gt;<p>　　2.2.1調制與解調</p><p>　　無線數據傳輸是以電信號的形式進行的，最基本的的無線通信系統(tǒng)由發(fā)射機、接收機和通常作為無線連接的信道組成。信道就是電磁波傳播的途徑。一般來說，信號源的信息(也稱為信源)含有直流分量和頻率較低的頻率分量，稱為基帶信號。由于無線電不能直接使用如人類語音那樣的低頻所以基帶信號往往不能作為傳輸信號，因此必須把基帶信號轉變?yōu)橐粋€相對基帶頻率而言頻率非常

49、高的信號以適合于信道傳輸，這個信號叫做已調信號，而基帶信號叫做調制信號，這個過程叫做調制。調制的逆過程叫做解調，它是在接收機中進行的。</p><p>　　調制是通過改變高頻載波的幅度、相位或者頻率，使其隨著基帶信號幅度的變化而變化來實現的，調制的類型根據調制信號的形式可分為模擬調制和數字調制；根據載波的不同可分為以正弦波作為載波的連續(xù)載波調制和以脈沖串作為載波的脈沖調制；根據調制器頻譜搬移特性的不同可分為線性調

50、制和非線性調制。線性調制是指輸出已調信號的頻譜和調制信號的頻譜之間呈線性搬移關系。線性調制的已調信號種類有幅度調制（AM）、抑制載波雙邊帶調幅（DSB）、單邊帶調幅（SSB）和殘留邊帶調幅（VSB）等。非線性調制又稱角度調制。其已調信號的頻譜和調制信號的頻譜結構有很大的不同，除了頻譜搬移外，還增加了許多新的頻率成分。非線性調制包括調頻（FM）和調相（PM）兩大類。本文詳細介紹線性調制中的幅度調制、非線性調制中的調頻和調相。</p&

51、gt;<p>　　線性調制主要有幅度調制（AM），是指用調制信號去控制高頻載波的幅度，使其隨調制信號呈線性變化的過程。</p><p>　　AM信號的時域和頻域表達式</p><p>　?。?-1） （ 2-2） </p><p>　　圖2.2 AM的波形和相應的

52、頻譜圖</p><p>　?。?）AM信號的帶寬</p><p><b>　　（2-3）</b></p><p>　　式中，為調制信號的最高頻率。</p><p>　　AM信號的功率與調制效率</p><p>　?。?-4）

53、 </p><p>　　式中， 為不攜帶信息的載波功率；為攜帶信息的邊帶功率。</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　AM調制的優(yōu)點是可用包絡檢波法解調，不需要本地同步載波信號，設備簡單。AM調制的最大缺點是調制效率低。&l

54、t;/p><p>　　線性調制系統(tǒng)的解調方式有兩種：相干解調與非相干解調。相干解調適用于各種線性調制系統(tǒng)，非相干解調一般只適用幅度調制（AM）信號。</p><p><b>　　1、相干解調</b></p><p>　　所謂相干解調是為了從接收的已調信號中，不失真地恢復原調制信號，要求本地載波和接收信號的載波保證同頻同相。</p>&

55、lt;p><b>　　2、非相干解調 </b></p><p>　　所謂非相干解調就是在接收端解調信號時不需要本地載波，而是利用已調信號中的包絡信息來恢復原基帶信號。因此，非相干解調一般只適用幅度調制（AM）系統(tǒng)。 </p><p>　　非線性分為頻率調制（FM）和相位調制（PM），它們之間可相互轉換。</p><p>　　1、相位調制（

56、PM）</p><p>　　載波的幅度不變，調制信號控制載波的瞬時相位偏移，使按的規(guī)律變化，則稱之為相位調制（PM）。</p><p>　　令 ，其中為調相器靈敏度，其含義是單位調制信號幅度引起PM信號的相位偏移量，單位是弧度/伏（rad/V）。</p><p>　　所以，調相波的表達式為 </p><p><b>　　（2-6）

57、</b></p><p>　　對于調相波，其最大相位偏移為</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　2、頻率調制（FM）</p><p>　　載波的振幅不變，調制信號控制載波的瞬時角頻率偏移，使載波的瞬時角頻率偏移按的規(guī)律變化，則稱之為頻率調制（FM）。</p>&l

58、t;p>　　令 ，即，其中為調頻器靈敏度，其含義是單位調制信號幅度引起FM信號的頻率偏移量，單位是赫茲/伏（Hz/V）。</p><p>　　所以，調頻波的表達式為</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p><b>　　其最大角頻率偏移為</b></p><p><

59、b>　?。?-9）</b></p><p>　　非線性解調中調頻信號的解調也分為相干解調和非相干解調兩種。相干解調僅適用于窄帶調頻信號，且需同步信號；而非相干解調適用于窄帶和寬帶調頻信號，而且不需同步信號，因而是FM系統(tǒng)的主要解調方式。</p><p>　　對應于模擬調制的數字調制是指數字信號對載波的調制。與模擬信號對載波的調制類似，它同樣可以去控制正弦振蕩的振幅、頻率或

60、相位的變化。但由于數字信號的特點——時間和取值的離散性，使受控參數離散化而出現“開關控制”，稱為“鍵控法”。數字信號對載波振幅調制稱為振幅鍵控，即ASK。對載波頻率調制稱為頻移鍵控，即FSK。對載波相位調制稱為相移鍵控即PSK。數字信號可以是二進制的，也可以是多進制的。若數字信號u(t)是二進制，則ASK、FSK、PSK實現原理框圖及鍵控信號的輸出波形可由圖2.3表示。</p><p>　　圖2.3 二進制數字調

61、制的波形和方框圖</p><p>　　本文主要介紹頻移鍵控調制方式，該調制方式是用不同頻率的載波來傳送數字信號，用數字基帶信號控制載波信號的頻率。二進制頻移鍵控是用兩個不同頻率的載波來代表數字信號的兩種電平。接收端收到不同的載波信號再進行逆變換成數字信號，完成信息傳輸過程。FSK信號的產生有兩種方法：直接調頻法和頻率鍵控法。直接調頻法是用數字基帶信號直接控制載頻振蕩器的振蕩頻率。這種方法產生的調頻信號是相位連續(xù)的

62、。直接調頻法還有許多實現電路，雖然實現方法簡單，但頻率穩(wěn)定度不高，同時頻率轉換速度不能做得太快。頻率鍵控法也稱頻率選擇法，它有兩個獨立的振蕩器，數字基帶信號控制轉換開關，選擇不同頻率的高頻振蕩信號實現FSK調制。鍵控法產生的FSK信號頻率穩(wěn)定度可以做得很高并且沒有過渡頻率，它的轉換速度快，波型好。鍵控法也常常利用數字基帶信號去控制可變分頻器的分頻比來改變輸出載波頻率，從而實現FSK調制。 </p><p>　

63、　數字頻率解調的方法常用的有同步相干解調法、過零檢測法和差分檢波法等。在同步解調中,FSK信號的同步解調器分為上、下兩個支路，輸入的FSK信號經過f1和f2兩個帶通濾波器后變成了上、下兩路ASK信號，之后其解調原理與ASK類似，但判決需對上、下兩支路比較來進行。FSK信號包絡解調相當于兩路ASK信號包絡解調。用兩個窄帶的分路濾波器分別濾出頻率為f1和f2的高頻脈沖，經包絡檢波后分別取出它們的包絡。過零檢測法則是利用信號波形在單位時間內與

64、零電平軸交叉的次數來測定信號頻率。</p><p>　　2.2.2編碼與解碼</p><p>　　如通信系統(tǒng)組成圖2.1所示，在調制之前要先進行信源編碼和信道編碼。信源編碼的作用之一是設法減少碼元數目和降低碼元速率，即通常所說的數據壓縮；作用之二是當信息源給出的是模擬信號時，信源編碼器將其轉換成數字信號，以實現模擬信號的數字化傳輸。信道編碼的任務是提高數字信號傳輸的可靠性。為了減少差錯，信

65、道編碼器對傳輸的信息碼元按一定的規(guī)則加入保護成分，組成所謂“抗干擾編碼”。 相應的，接收端在解調后要進行信道譯碼和信源譯碼。接收端信源譯碼是信源編碼的逆過程，接收端信道譯碼是信道編碼的你逆過程。一種比較常見的編碼形式--曼徹斯特編碼。在曼徹斯特編碼中，用電壓跳變的電位不同來區(qū)分1和0，即用正的電壓跳變表示0，用負的電壓跳變表示1，因此這種編碼又稱雙相編碼，由于跳變都發(fā)生在每一個碼元的中間，接收端可以方便地利用它作為同步時鐘，因此這種編碼

66、還稱為自同步編碼。這種編碼是一種超越傳統(tǒng)數字傳輸極限并且抗干擾能力較強的編碼方式，這使得它更適合于信道傳輸，解決了傳輸數據沒有時鐘的問題。其實質是將普通NRZ二進制數據與其位率時鐘相異或而得。根據這種編碼方式的特點可以推出有兩種解碼方法，包括間隔讀取法和連續(xù)檢測法。</p><p>　　2.2.3 PLL鎖相環(huán)</p><p>　　在通信系統(tǒng)的接收或者解調時，常常需考慮同步問題，特別是涉及

67、數字信號時更是如此。在一個數字通信系統(tǒng)中包含多種同步問題。例如，PSK信號在相干解調時，接收端需要產生一個和接收信號同頻、同相本地載波，用以和接收的PSK信號相乘。因此，這個本地載波的頻率和相位信息必須來自接收信號，或者說是需要從接收信號中提取載波同步信息。本地載波和接收信號載頻的同步問題稱為載波同步。載波同步的方法可以分為兩大類，第一類是在發(fā)送端的發(fā)送信號中插入一個專門的導頻用于載波同步。第二類是在接收端設法從有用信號中直接提取出載波

68、，而不需要傳送專門的導頻。在直接提取法中可用平方法提取載頻、其中可以使用鎖相環(huán)(PLL)代替窄帶濾波器來濾出載頻分量。由于鎖相環(huán)的輸出信號具有更好的穩(wěn)定性，并且不必須有連續(xù)的輸入信號所以它的應用較為廣泛。</p><p>　　鎖相環(huán)是指一種電路或者模塊，在現代無線電通信系統(tǒng)中，鎖相環(huán)路可說是無所不在。它用于在通信的接收機中，其作用是對接收到的信號進行處理，并從其中提取某個時鐘的相位信息。或者說，對于接收到的信號，

69、仿制一個時鐘信號，使得這兩個信號從某種角度來看是同步或相干的。鎖相環(huán)可使某一特定系統(tǒng)的信號頻率，能隨另一系統(tǒng)追蹤而行。PLL基本上是一個閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)，一般是由鑒相器，環(huán)路濾波器和壓控蕩器(VCO)三個基本電路組成。其基本原理是壓控振蕩器的輸出經過采集和基準信號同時輸入鑒相器，鑒相器通過比較上述兩個信號的頻率差，然后輸出一個直流脈沖電壓控制VCO，使它的頻率改變。這樣經過一個很短的時間，VCO 的輸出就會穩(wěn)定于某一期望值。鎖相環(huán)中的

70、鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉換成電壓信號輸出，該信號經低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uc(t)，對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。鎖相環(huán)中的環(huán)路濾波器用于對鑒相器的輸出信號進行濾波和平滑，大多數情形下是一個低通濾波器，用于濾除由于數據的變化和其他不穩(wěn)定因素對整個模塊的影響。</p><p>　　由于鎖相環(huán)路具有一些特殊的性能，被廣泛地應用于電子

71、技術的各個領域。鎖相調頻電路就是其在調制解調技術中的應用之一。鎖相調頻電路能夠得到中心頻率穩(wěn)定度很高的調頻信號。其原理框圖如圖2.4所示。實現鎖相調頻的條件是，調制信號的頻譜要處于低通濾波器通帶之外，并且調制指數不能太大。這樣，調制信號不能通過低通濾波器，因而在環(huán)路內不能形成交流反饋，調制頻率對環(huán)路無影響。鎖相環(huán)路只對VCO平均中心頻率不穩(wěn)定所引起的分量（處于低通濾波器通帶之內）起作用，使其中心頻率鎖在晶振頻率上。因此，輸出調頻波的中心

72、頻率穩(wěn)定度很高。這樣，鎖相調頻能克服直接調頻中心頻率穩(wěn)定度不高的缺點。</p><p>　　設計頻率合成器的鎖相環(huán)路時要設定一些必要的參數如所需的最高輸出信號頻率、最低輸出信號頻率、分頻器的輸出信號頻率、中心頻率、參考信號頻率、環(huán)路低通濾波器的截止頻率、VCO的靈敏度、增流器的增益、環(huán)路濾波器的相位界限、分頻器的除數、頻道間距等等。</p><p><b>　　調制信號</

73、b></p><p>　　信號輸入 誤差信號 控制信號 輸出信號</p><p><b>　　誤差相位</b></p><p>　　圖2.4 鎖相調頻電路原理方框圖</p><p>　　下面分別介紹鎖相環(huán)路的三個模塊：</p>&

74、lt;p>　　鑒相器是相位比較裝置，用來比較參考信號與壓控震蕩器輸出信號的相位，產生對應于這兩個信號相位差的誤差電壓。表示其間關系的函數稱為鑒相特性。鑒相器是鎖相環(huán)的基本部件之一，也用于調頻和調相信號的解調。常見的鑒相特性有余弦型、鋸齒型與三角型等。鑒相器可以分為模擬鑒相器和數字鑒相器兩種。鑒相器的特性，在鎖定狀態(tài)時，工作特性猶如一般的鑒相器，惟當環(huán)路脫鎖時，將會提供頻率判定信號，以求重新鎖定。任何一個理想的乘法器都可以做鑒相器。

75、設輸入信號為</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　壓控振蕩器輸出信號為</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　經乘法器相乘后，其輸出通過環(huán)路濾波器濾波，將其中高頻分量濾除，則鑒相器的輸出為</p><p><

76、;b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中，其中，為乘法器的增益系數，。</p><p>　　鑒相器的作用是將兩個輸入信號的相位差轉變?yōu)檩敵鲭?</p><p>　　) </p><p><b>　　Acp</b></p><p

77、>　　圖2.5 鑒相器的數學模型</p><p>　　壓控振蕩器受環(huán)路濾波器輸出電壓的控制，使振蕩頻率向參考信號的頻率靠攏，兩者的差拍頻率越來越低，直至兩者的頻率相同、保持一個較小的剩余相差為止。所以，鎖相就是壓控振蕩器被一個外來基準信號控制，使得壓控振蕩器輸出信號的相位和外來基準的相位保持某種特定關系，達到相位同步或相位鎖定的目的。壓控振蕩器是一種電壓/頻率變換器，它在鎖相環(huán)路中起著電壓--相位變化作用。

78、在一定范圍內，與之間為線性關系，可用下式表示，即 </p><p><b>　　(2--12)</b></p><p>　　式中，為壓控振蕩器的中心頻率；是一個常數。它表示單位控制電壓所引起的震蕩角頻率變化的大小。但在鎖相環(huán)路中，需要的是它的相位變化，即把由控制電壓所引起的相位變化作為輸出信號。由(2--12)可求出瞬時相位為 </p><p>

79、;<b>　　(2--13)</b></p><p>　　所以由控制電壓所引起的相位變化，即壓控振蕩器的輸出信號為</p><p><b>　　(2--14)</b></p><p>　　由此可見，壓控振蕩器在環(huán)路中起了一次理想積分作用，因此壓控振蕩器是一個固有積分環(huán)節(jié)。VCO受環(huán)路濾波器輸出電壓的控制，使振蕩器向輸入信號

80、的頻率靠攏，直至兩者的頻率相同，使得VCO輸出信號相位和輸入信號相位保持某種特定的關系，從而達到相位鎖定的目的。</p><p>　　圖2.6壓控振蕩器的數學模型</p><p>　　環(huán)路濾波器的作用是將中的高頻分量濾除掉，得到控制電壓,以保證環(huán)路所要求的性能。環(huán)路濾波器是低通濾波器，一般是線性電路，由線性元件電阻，電感、電容及運算放大器組成。常用的濾波器形式有RC積分濾波器、無緣比例積分

81、濾波器和有源比例濾波器。環(huán)路濾波器的輸出電壓和輸入電壓之間可用現行微分方程來描述。在鎖相環(huán)路中的主要功能，是過濾誤差信號的高頻分量。環(huán)路的工作穩(wěn)定性，以及鎖定頻率的快慢與范圍，都與環(huán)路濾波器的特性有關。環(huán)路濾波器除了抑制參考信號頻率外，抑制噪聲的干擾也是其功能之一。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設計</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)整體

82、設計</b></p><p>　　本文介紹的無線數據傳送系統(tǒng)，應用AT89C51單片機控制無線數字傳輸芯片nRF401。通過無線方式進行數據雙向傳輸，采用半雙工方式通信，在從單片機和主單片機之間傳輸數據，之間通過串口通信。系統(tǒng)框圖如圖3.1。</p><p><b>　　圖3.1 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　本無線傳送系統(tǒng)

83、中，把AT89C51作為控制部分，這將使系統(tǒng)功能更加靈活。系統(tǒng)包括發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分由鍵盤、AT89C51單片機控制、nRF401無線收發(fā)芯片以及LED數碼顯示器組成。接收部分由AT89C51單片機控制、nRF401無線收發(fā)芯片以及LED數碼顯示器組成。在本系統(tǒng)中，需對對每個從單片機定義一個地址。當其中一個從單片機通過鍵盤輸入數值并且通過LED顯示器顯示出數據后，向主單機發(fā)送數據時，框圖如圖3.2所示，電路圖見附錄1，主單片機接

84、收到數據并把接收到的信息通過LED顯示器顯示出來。</p><p><b>　　無線收發(fā)模塊</b></p><p>　　圖3.2 從單片機發(fā)送數據框圖</p><p>　　3.2 無線收發(fā)芯片的選擇</p><p>　　由于無線收發(fā)芯片的種類和數量比較多，如何在設計中選擇所需要的芯片非常關鍵。正確選擇所需要的芯片可以使

85、開發(fā)工作少走彎路，提高工作效率。</p><p>　?。?）數據傳輸的編碼方式。如果采用曼徹斯特編碼的芯片則在編程上會有較高的要求，需要更多的內存和空間，并且會大大降低了數據傳輸的效率，一般僅能達到標稱速率的1/3。</p><p>　?。?）外圍元件數量。芯片外圍元件的數量決定了模塊的體積和重量，以及整個系統(tǒng)的復雜性，因此應該選擇所需外圍元件少的芯片。</p><p&

86、gt;　　（3）功耗。由于無線收發(fā)芯片是應用在測控系統(tǒng)上，因此功耗非常重要，應該根據需要選擇綜合功耗較小的模塊。</p><p>　?。?）發(fā)射功率。在同等條件下，為了保證有效和可靠的通信，應該選用發(fā)射功率較高的產品。</p><p>　?。?）收發(fā)芯片的封裝和管腳數。較少的引腳和較小的封裝，有利于減少印制電路的面積。</p><p>　　根據上述標準，本人選擇無線

87、收發(fā)nRF401。nRF401是一個為433MHz ISM頻段設計的真正單片機UHF無線收發(fā)芯片。在數據編碼方面，nRF401采用串口傳輸，無需對數據進行曼徹斯特編碼，應用及編程非常簡單，傳送的效率很高，標稱速率就是實際速率。在控制芯片外圍元件的數量方面，nRF401也是一個較為理想的選擇，它的外圍元件僅需10個左右，無需聲表面濾波器、變容管等昂貴的元件，只需使用4MHz的晶體，收發(fā)天線合一，減少了系統(tǒng)開發(fā)的難度。</p>

88、<p>　　當然除了上述的優(yōu)點外，nRF401還具有以下幾點優(yōu)點：采用FSK調制解調技術，抗干擾性能力強。在芯片內同時集成了發(fā)射功率放大器、低噪聲放大器、晶體振蕩器、鎖相環(huán)、壓控振蕩器、混頻器等電路。其采用的是PLL頻率合成技術，頻率穩(wěn)定度高。通過控制芯片外部引腳，可以使芯片隨時在發(fā)送模式和接收模式之間切換，無需進行任何初始化設置。nRF401的最高工作速率可達20k,發(fā)射功率可以調整，最大為+10dBm。具備434.32M

89、H和433.92MHz兩個不同的數據頻段，可以在兩個頻率之間自由切換。nRF401的電壓工作范圍在2.7--5.2V之間，可以適用不同的設計需要。芯片使用低功耗設計，最低工作電壓2.7V，支持待機模式，正常接收狀態(tài)下的功耗為250uA，發(fā)射狀態(tài)下的功耗為8mA，待機狀態(tài)下的功耗僅為8uA。在目前較為流行的無線數據收發(fā)芯片中，無論是從使用的方面性、傳輸速率還是輸出功率等各個方面的考慮，nRF401都是一種特別理想的選擇。</p>

90、;<p>　　3.3 nRF401無線模塊</p><p>　　3.3.1內部結構與引腳功能</p><p>　　由于大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，很多的短距離無線數據傳送系統(tǒng)種的大部分功能都集成到一塊芯片內部。本文所選的nRF401便是如此:所有高頻元件包括電感、振蕩器等已經全部集成在芯片內部，芯片內包含有發(fā)射功率放大器、低噪聲接收放大器、晶體振蕩器、鎖相環(huán)、壓控振蕩器、混頻器

91、等電路。采用晶體振蕩和PLL頻率合成技術，一致性良好，其內部結構方框圖如下圖3.3所示。</p><p>　　DOUT 混頻器</p><p>　　TXEB 低噪聲放大器 ANT1</p><p&g

92、t;　　FREQ ANT2</p><p><b>　　DIN</b></p><p><b>　　PWR-UP</b></p><p>　　xc1 xc2 FILT1

93、 VCO1 VCO2 RF-PWR</p><p>　　圖3.3 nRF401內部框圖</p><p>　　芯片有2個工作頻道:434.33MHz和433.92MHz，適合需要多信道工作的特殊場合。工作電壓范圍為2.7V一5.25V，低功耗，具有待機模式，從而可以更省電、更高效。工作溫度為一25℃一85℃，能夠滿足大多數工作場合的需要。芯片可以直接與微控制器接

94、口，僅需外接一個晶體和幾個阻容、電感元件，即可構成一個完整的射頻收發(fā)器，電路模塊尺寸較小，可方便地嵌入各種測量和控制系統(tǒng)中，廣泛應用于報警和安全系統(tǒng)、無線通信、遙控裝置、工業(yè)控制和自動測試系統(tǒng)。</p><p>　　nRF401芯片采用20腳SSOP小型貼片封裝，外形尺寸為7.40mm*5.00mm，引腳寬度為0.38mm，引腳中心間距僅為0.65mm。應用電路如圖3.4。</p><p>

95、;　　圖3.4 nRF401應用電路</p><p>　　其引腳功能描述如下：</p><p>　　XC1、XC2(引腳1、20）：這兩個引腳用于連接外部參考晶振，其中，XC1為晶振輸入，XC2為晶振輸出。</p><p>　　VDD(引腳2、8、13）：電源輸入腳，電壓范圍為2.7--5.25V。</p><p>　　VSS（引腳3、7、1

96、4、17）：電源地。</p><p>　　FILT1(引腳4）：濾波器接入端。</p><p>　　VCO1、VCO2(引腳5、6）：外接壓控振蕩電感。</p><p>　　DIN（引腳9）：發(fā)射數據輸入端，該引腳用于從單片機接收要發(fā)送的數據。</p><p>　　DOUT（引腳10）：接收數據輸出端，該引腳將無線接收到的數據送入單片機。&l

97、t;/p><p>　　RF-PWR(引腳11）：發(fā)射功率設置。</p><p>　　CS（引腳12）：頻道選擇端。CS=0，芯片工作在頻道1，即433.92MHz頻道；CS=1，芯片工作頻道2，即434.33MHz。</p><p>　　ANT1、ANT2(引腳16、15）：天線接口。</p><p>　　PWR（引腳18）：低功耗控制。PWR=

98、1時，芯片處于正常工作狀態(tài)；PWR=0時，芯片為待機微功耗狀態(tài)。</p><p>　　TXEN（引腳19):工作模式切換。TXEN=1時，芯片為數據發(fā)射狀態(tài)；TEEN=0時，芯片為數據接收狀態(tài)。</p><p>　　芯片具體工作狀態(tài)與控制引腳關系如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 nRF401 工作模式設置 </p><p>　

99、　3.3.2應用電路及設計應注意問題</p><p>　　在實際應用中，微控制器采用Atmel公司的AT89C51，分別用單片機的P1口各管腳控制nRF401的DIN、DOUT、TXEN、PWRUP、CS這五個腳即可。在nRF401芯片使用時，設定好工作頻率，進入正常工作狀態(tài)后，通過單片機根據需要進行收發(fā)轉換控制，發(fā)送／接收數據或進行狀態(tài)轉換。nRF401芯片所需擴展的外圍器件較少，僅需外接一個晶體和幾個阻容、電

100、感元件，即可構成一個完整的射頻發(fā)生器。由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設計，使用無需申請許可證，其開闊地的理想使用距離最遠可達1000米，具體傳輸距離與使用環(huán)境及元件參數有關。</p><p>　　由圖3.4可見，nRF401芯片可以直接把DIN、DOUT接單片機串口發(fā)送接收數據，而無需對數據進行曼徹斯特編碼，其他的單片RF收發(fā)芯片一般都需要對數據進行曼徹斯特編碼后才能發(fā)送，不僅增加了編程的復雜性，而且傳輸效

101、率低，實際速率僅為標稱的一半，不能滿足實時傳輸的需要。nRF401的電源開關腳PWRUP、發(fā)射允許腳TXEN和通道選擇腳CS可以直接接至單片機I/O口進行控制，具體工作狀態(tài)如表3.1所示。其不需要進行設置，應用及編程非常簡單，可直接傳輸串口數據，傳送的效率很高，是一種能方便地與各種單片機配合使用的方案。 在實際的設計應用中，需要注意NRF401 狀態(tài)轉換時序問題。</p><p>　　TX RX的切換<

102、;/p><p>　　當從 RX轉到 TX模式時，數據輸入腳（DIN）必須保持為高至少 1ms 才能發(fā)送數據，時序如圖 3.5所示。當從 TX轉到 RX 模式時，數據輸出腳（DOUT）要至少 3ms 以后又數據輸出。如圖 3.5所示。 </p><p>　　Standby->RX的切換 </p><p>　　從待機模式到接收模式，當 PWR_UP 輸入設成 1 時，

103、經過 tST 時間后，DOUT 腳輸出數據才有效。對 nRF401 來說，tST 最長時間是 3ms,如圖 3.6 所示。 </p><p>　　Standby->TX的切換 </p><p>　　從待機模式到發(fā)射模式，所需穩(wěn)定的最大時間是 tST，即2ms.。如圖 3.7 所示。</p><p>　　Power Up->TX 的切換 </p>

104、;<p>　　從加電到發(fā)射模式過程中，為了避免開機時產生干擾和輻射，在上電過程中 TXEN 的輸入腳必須保持為低，以便于頻率合成器進入穩(wěn)定工作狀態(tài)。當由上電進入發(fā)射模式時，TXEN必須保持 1ms 以后才可以往 DIN發(fā)送數據。如圖 3.8 所示。</p><p>　　Power Up->RX 的切換 </p><p>　　從上電到接收模式過程中，芯片將不會接收數據，D

105、OUT 也不會有有效數據輸出，直到電壓穩(wěn)定達到 2.7V 以上，并且至少保持 5ms。如果采用外部振蕩器，這個時間可以縮短到3ms，如圖 3.9。</p><p>　　圖3.5 TX RX 的切換</p><p>　　圖3.6 Standby->TX的切換 圖3.7 Standby->RX的切換</p><p>　

106、　圖3.8 Power Up->TX 的切換 圖3.9 Power Up->RX 的切換 </p><p><b>　　3.3.3工作原理</b></p><p>　　在接收模式中，RF輸入信號被低噪聲放大器(LNA)放大，經由混頻器(MIXER)變化，這個被變換的信號在送入解調器 (DEM)之前被放大和濾波，經解調器解調，

107、解調后的數字信號在DOUT端輸出。在發(fā)射模式中，壓控振蕩器 (VCO)的輸出信號是直接送入到功率放大器(PA)，DIN端輸入的數字信號被頻移鍵控后饋送到功率放大器輸出。由于們RF401采用了晶體振蕩和PLL合成技術，頻率穩(wěn)定性好。</p><p>　　3.3.4天線的設計</p><p>　　一般而言，決定通信距離的因素有兩個：系統(tǒng)的動態(tài)范圍和電磁波的傳輸損耗。系統(tǒng)的動態(tài)范圍與兩個因素有關

108、：發(fā)射功率和接受靈敏度。動態(tài)范圍=發(fā)射功率-接受靈敏度。</p><p>　　回波損耗主要由阻抗失真造成。高回波損耗有兩種負面效應：一是信號反射回信號源會增加系統(tǒng)噪聲；二是因為輸入信號的形狀發(fā)生了變化，任何反射信號基本上都會使信號質量降低。因此，在射頻電路中需要做到良好的阻抗匹配，這樣可以減小功率損耗及系統(tǒng)發(fā)射干擾。天線是電磁波沿傳輸線路和在空間中進行傳輸的接口，在通信路徑中非常重要。天線是無源器件，也是互易器件

109、，同一種設計既可以用作發(fā)射天線，也可以用作接收天線。在射頻電路中需要做到良好的阻抗匹配，這樣可以減小功率損耗及系統(tǒng)發(fā)射干擾。</p><p>　　因此無線接口設計為差分天線，ANT1和ANT2時接收時LNA的輸入，以及發(fā)送時功率放大器的輸出。在天線端推薦的負載阻抗是400歐姆。本文通過一個差分轉換匹配網絡連接到nRF401來設計一個50歐姆的單端天線。如圖3.10所示。圖中，180nH電感，要求自諧振頻率大于43