CN212909515U - 一种射频集成电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及通信技术领域，公开了一种发射功耗较低且数据传输稳定的射频集成电路，具备：输入匹配网络，其配置于射频集成电路内，用于接收天线输入的射频信号；射频芯片，其低噪放大器输入引脚与输入匹配网络的输出端连接，用于接收射频信号，并对射频信号进行放大，以提高输出射频信号的信噪比；输出匹配网络，其输入端耦接于射频芯片的接收端/发射端，用于输出经射频芯片处理后的射频信号；微控制器，其数据端通过总线数据线与射频芯片的数据端连接，其用于调控射频芯片的接收端/发射端的收发状态，当接收端/发射端为高电平时，射频芯片处于发送状态；当接收端/发射端为低电平时，射频芯片处于接收状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种射频集成电路。
背景技术
射频(RF)是RadioFrequency的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300kHz--300GHz之间，近距离无线数据通信作为无线接入通信。目前，射频电路在短距离传输信息时，由于收发器的发射功耗较大，致使数据速率较低，导致数据信息的连续性较差。
因此，如何降低收发器的发射功耗成为本领域技术人员亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述由于收发器的发射功耗较大，致使数据速率较低，导致数据信息的连续性较差的缺陷，提供一种发射功耗较低且数据传输稳定的射频集成电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种射频集成电路，具备：
输入匹配网络，其配置于射频集成电路内，用于接收天线输入的射频信号；
射频芯片，其低噪放大器输入引脚与所述输入匹配网络的输出端连接，用于接收所述射频信号，并对所述射频信号进行放大，以提高输出所述射频信号的信噪比；
输出匹配网络，其输入端耦接于所述射频芯片的接收端/发射端，用于输出经所述射频芯片处理后的所述射频信号；
微控制器，其数据端通过总线数据线与所述射频芯片的数据端连接，其用于调控所述射频芯片的接收端/发射端的收发状态，
当所述接收端/发射端为高电平时，所述射频芯片处于发送状态；
当所述接收端/发射端为低电平时，所述射频芯片处于接收状态。
在一些实施方式中，还包括第一电容，所述第一电容的一端耦接于所述天线的一端；所述第一电容的另一端与所述输入匹配网络的输入端连接，
所述第一电容的另一端还与所述输出匹配网络的输出端连接。
在一些实施方式中，所述输入匹配网络包括第二电容、第一二极管、第一电阻、第三电容、第一电感及第六电容，其中，
所述第二电容与所述第一二极管串联连接后，再与串联连接的所述第一电阻及所述第三电容并联连接，
所述第二电容及所述第一电阻的一端与所述第一电容的一端连接，
所述第三电容、所述第一电感及所述第六电容并联连接，所述第一电感及所述第六电容的一端与公共端连接；
所述第一电感及所述第六电容的另一端与所述射频芯片的低噪放大器输入引脚连接。
在一些实施方式中，还包括第七电容，所述第七电容的一端与所述第一电感及所述第六电容的一端连接，
所述第七电容的另一端耦接于所述射频芯片的低噪放大器输入引脚。
在一些实施方式中，所述输出匹配网络包括第二电感、第二二极管、第四电容及第五电容，其中，所述第二电感与所述第二二极管串联连接，所述第四电容与所述第五电容并联连接，
所述第二二极管的阴极耦接于所述第一电容的一端，所述第二电感及所述第五电容的一端分别与所述射频芯片的输出引脚连接。
在本实用新型所述的射频集成电路中，包括用于接收天线输入的射频信号的输入匹配网络、射频芯片、用于输出经射频芯片处理后的射频信号的输出匹配网络及用于调控射频芯片的接收端/发射端的收发状态的微控制器，当接收端/发射端为高电平时，射频芯片处于发送状态；当接收端/发射端为低电平时，射频芯片处于接收状态。与现有技术相比，通过微控制器调控射频芯片的工作状态，可有效地解决由于收发器的发射功耗较大，致使数据速率较低，导致数据信息的连续性较差的问题。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型提供的射频集成电路一实施例的电路原理图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，在本实用新型的射频集成电路的第一实施例中，射频集成电路100包括输入匹配网络101、射频芯片U101、输出匹配网络102及微控制器U102。
其中，输入匹配网络101用于接收天线(对应ANT)输入射频信号，具体而言，射频信号经第一电容C101、第二电容C102、第三电容C103、第一电感L101及第七电容C107输入到射频芯片U101的低噪放大器输入引脚(对应LNI端)。
其中，第一电阻R101为高阻态时，不影响输入匹配网络101的匹配。
第一电容C101为直流去耦电容。
射频芯片U101是低功率、单片FSK/ASK收发器，适用于433MHz--435MHz半双工低数据速率通信。
其内部包含功率放大器、低噪声放大器、AGC控制电路、双平衡混频器、合成的转换器、I/Q限幅器、RRSI发生器、FSK解调器、数据滤波器、数据比较器、正负峰值检波器、数据率检测电路和总线接口，还可提供低功耗模式，低电流消耗(接收模式9mA，发射模式12mA)。
其设有FSK/ASK调制和解调、I2C/3线微控制器接口、内部低通通道选择滤波器和数据滤波器可以调节带宽及数据限幅器自调节阈值。
FSK接收灵敏度为-109dBm，发射功率为+13dBm，最大数据速率可达100kb/s。
输出匹配网络102用于匹配射频芯片U101内功率放大器(对应PA)的输出阻抗。
微控制器U102的同步串行通道(SSC)支持全双工和半双工同步通信，通过TXD和RXD线发送和接收数据。通常这两条线分别与引脚MTSR(主机发送/从机接收)和MRST(主机接收/从机发送)相连。
时钟信号由MS_CLK(主机串行移位时钟)输出或从SS_CLK(从机串行移位时钟)输入，这两条时钟线通常与引脚SCLK相连。
其中，在与射频芯片U101之间进行信息传输时使用半双工通信方式，通过微控制器U102总线协议设置射频芯片U101的内部寄存器值。
微控制器U102完成射频芯片U101的工作模式设置，控制射频芯片U101发送有效的信息；接收和处理射频芯片U101接收到的数据等工作。
需要说明的是，射频芯片U101的基本工作模式包括：发送/接收模式、ASK/FSK调制、高发射功耗/低发射功耗模式，可以通过相应的Rx/Tx引脚、ASK/FSK及PWD/DD进行控制。
具体而言，射频芯片U101可以通过BUSMODE引脚选择微控制器U102总线协议，通过修改射频芯片U101内部寄存器的值选择工作模式。
首先修改射频芯片U101中的CONFIG寄存器中的D12位，当D12＝0时，工作模式为外部控制；当D12＝1时，采用内部控制，即由内部寄存器控制发送模式/接收模式、ASK调制/FSK调制、高发射功耗模式/低发射功耗模式，不受外部引脚控制。
具体地，输入匹配网络101配置于射频集成电路内，其用于接收天线(对应ANT)输入的射频信号，并将该射频信号输出至射频芯片U101。
射频芯片U101低噪放大器输入引脚(对应LNI端)与输入匹配网络101的输出端连接，其用于接收射频信号，然后再对输入的射频信号进行放大，以提高输出射频信号的信噪比，再将放大后的射频信号输出至输出匹配网络102。
输出匹配网络102的输入端耦接于射频芯片U101的接收端/发射端(对应Rx/Tx端)，其用于输出经射频芯片U101处理后的射频信号。
需要说明的是，射频芯片U101的射频信号发射或接收的状态转换由微控制器U102控制。
具体地，微控制器U102的数据端(对应3脚)通过总线数据线与射频芯片U101的数据端(对应16脚)连接，其通过电平信号调控射频芯片U101的接收端/发射端(对应Rx/Tx端)的收发状态。
当射频芯片U101的接收端/发射端(对应Rx/Tx端)为高电平时，射频芯片U101处于发送状态，即射频信号通过输出匹配网络102施加在天线(对应ANT)，然后通过天线发射出去；
当射频芯片U101的接收端/发射端(对应Rx/Tx端)为低电平时，射频芯片U101处于接收状态，即射频信号通过天线(对应ANT)加载至输入匹配网络101，然后输入射频芯片U101的低噪放大器输入引脚(对应LNI端)。
具体而言，当BUSMODE＝0时，微控制器U102通过数据总线设置射频芯片U101的工作模式。其中，BUSCLK和BUSDATA分别为总线时钟线和总线数据线。
当Rx/Tx引脚悬空或为高电平时，射频芯片U101处于发送状态。此时，射频信号从输出匹配网络102及第一电容C101输入天线(对应ANT)。
当Rx/Tx引脚接地或为低电平时，射频芯片U101处于接收状态。此时，Rx/Tx引脚工作在漏极开路状态，输出逻辑低，对天线(对应ANT)低阻。
射频信号从第一电容C101、输入匹配网络101及第七电容C107输入射频芯片U101的低噪放大器输入引脚(对应Rx/Tx端)。
此时，射频芯片U101内的低噪放大器输入无功耗。
需要注意的是，在设计功放匹配时，第二电容C102是不可以修改的，因为其数值已经由低噪放大输入匹配确定。
具体而言，PWD/DD引脚用于设置射频芯片U101的高低功耗模式，DATA引脚是数据引脚。
在发送模式下，由单片机发送信号至射频芯片U101；接收模式时，如果能接收到信号，该引脚与发送端的波形相同，测试延时25μs。当接收不到信号时，该引脚输出无规律的脉冲杂波。实际使用时，可以通过修改射频芯片U101的RSSI信号门限值去除杂波，让DATA引脚在没有接收到有效信息时保持低电平。
在技术方案中，通过微控制器U102调控射频芯片U101的工作状态，可有效地解决由于收发器的发射功耗较大，致使数据速率较低，导致数据信息的连续性较差的问题。
在一些实施方式中，为了提高输入射频信号的稳定性，可在电路中设置第一电容C101，其中，第一电容C101的容值选取为100pF。
具体地，第一电容C101的一端耦接于天线(对应ANT)的一端，第一电容C101的另一端与输入匹配网络101的输入端连接，即外部输入的射频信号通过第一电容C101加载至输入匹配网络101。
第一电容C101的另一端还与输出匹配网络102的输出端连接，而输出匹配网络102输出的射频信号则通过第一电容C101施加在天线(对应ANT)的一端。
在一些实施方式中，为了提高输入匹配网络101的稳定性，可在输入匹配网络101中设置第二电容C102、第一二极管D101、第一电阻R101、第三电容C103、第一电感L101及第六电容C106，其中，第二电容C102的容值可选为3.3pF，第一电阻R101的阻值可选为4.7KΩ，第一电感L101的电感量可选为39nH。
具体地，第二电容C102与第一二极管D101串联连接，然后再与串联连接的第一电阻R101及第三电容C103并联连接。
其中，第二电容C102的一端与第一二极管D101的阳极连接。
第二电容C102及第一电阻R101的一端与第一电容C101的一端连接。
第三电容C103、第一电感L101及第六电容C106并联连接，第一电感L101及第六电容C106的一端与公共端连接。
第一电感L101及第六电容C106的另一端通过第七电容C107与射频芯片U101的低噪放大器输入引脚(对应LNI端)连接。
在一些实施方式中，为了提高输出匹配网络102的稳定性，可在输出匹配网络102中设置第二电感L102、第二二极管D102、第四电容C104及第五电容C105，其中，第二电感L102的电感量可选为18nH。
具体地，第二电感L102与第二二极管D102串联连接，第四电容C104与第五电容C105并联连接。
第二二极管D102的阴极耦接于第一电容C101的一端，第二电感L102及第五电容C105的一端分别与射频芯片U101的输出引脚(对应PA端)连接。
本技术方案能较好地适用于短距离信息传输，并通过与PC机的连接发送PC机的任意信息，还可在上位机界面上显示获得的反馈信息。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (5)
1.一种射频集成电路，其特征在于，具备：
输入匹配网络，其配置于射频集成电路内，用于接收天线输入的射频信号；
射频芯片，其低噪放大器输入引脚与所述输入匹配网络的输出端连接，用于接收所述射频信号，并对所述射频信号进行放大，以提高输出所述射频信号的信噪比；
输出匹配网络，其输入端耦接于所述射频芯片的接收端/发射端，用于输出经所述射频芯片处理后的所述射频信号；
微控制器，其数据端通过总线数据线与所述射频芯片的数据端连接，其用于调控所述射频芯片的接收端/发射端的收发状态，
当所述接收端/发射端为高电平时，所述射频芯片处于发送状态；
当所述接收端/发射端为低电平时，所述射频芯片处于接收状态。
2.根据权利要求1所述的射频集成电路，其特征在于，
还包括第一电容，所述第一电容的一端耦接于所述天线的一端；所述第一电容的另一端与所述输入匹配网络的输入端连接，
所述第一电容的另一端还与所述输出匹配网络的输出端连接。
3.根据权利要求2所述的射频集成电路，其特征在于，
所述输入匹配网络包括第二电容、第一二极管、第一电阻、第三电容、第一电感及第六电容，其中，
所述第二电容与所述第一二极管串联连接后，再与串联连接的所述第一电阻及所述第三电容并联连接，
所述第二电容及所述第一电阻的一端与所述第一电容的一端连接，
所述第三电容、所述第一电感及所述第六电容并联连接，所述第一电感及所述第六电容的一端与公共端连接；
所述第一电感及所述第六电容的另一端与所述射频芯片的低噪放大器输入引脚连接。
4.根据权利要求3所述的射频集成电路，其特征在于，
还包括第七电容，所述第七电容的一端与所述第一电感及所述第六电容的一端连接，
所述第七电容的另一端耦接于所述射频芯片的低噪放大器输入引脚。
5.根据权利要求2所述的射频集成电路，其特征在于，
所述输出匹配网络包括第二电感、第二二极管、第四电容及第五电容，其中，所述第二电感与所述第二二极管串联连接，所述第四电容与所述第五电容并联连接，
所述第二二极管的阴极耦接于所述第一电容的一端，所述第二电感及所述第五电容的一端分别与所述射频芯片的输出引脚连接。
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| CN113282532A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-20 | 成都爱旗科技有限公司 | 一种通信装置、通信装置的通信方法和电子设备 |
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