本文介紹了一種基于通信芯片SC1128 的擴(kuò)頻通信電路。該電路首先在基帶上進(jìn)行擴(kuò)頻處理，然后調(diào)制到480MHz~485.6MHz的載波上實(shí)現(xiàn)無線傳輸。SC1128主晶振為12.8MHz，載波頻率為200kHz，帶寬為160kHz，兩周波調(diào)相，1.6kbps數(shù)據(jù)傳輸率。使用這種相對(duì)透明的擴(kuò)頻芯片進(jìn)行無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)降低了成本，且配合其外圍濾波、放大電路使系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。
1 總體設(shè)計(jì)方案
　　根據(jù)系統(tǒng)要求，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)SC1128的初始化，包括鎖相環(huán)的頻率裝載、信道切換、收發(fā)切換以及信號(hào)檢測(cè)等功能。為利于擴(kuò)展和重新設(shè)置各個(gè)信道頻點(diǎn)以及調(diào)試方便，采用可在線編程(ISP)的AT89S52，另外24C02串行E²PROM進(jìn)行頻點(diǎn)數(shù)據(jù)保存。用來刷新頻點(diǎn)并存儲(chǔ)當(dāng)前信道數(shù)，其中SC1128、鎖相環(huán)集成芯片LMX2315和24C02的設(shè)置是通過單片機(jī)I/O口采用模擬I²C總線實(shí)現(xiàn)。對(duì)收發(fā)射頻芯片RF2945以及SC1128進(jìn)行收發(fā)控制，信號(hào)檢測(cè)是通過I/O或者中斷口直接操作。整個(gè)系統(tǒng)框圖如圖1。

2 硬件構(gòu)成
　　整個(gè)系統(tǒng)分為三大部分：控制電路、基帶擴(kuò)頻電路以及射頻收發(fā)電路。其中控制部分以AT89S52為核心，主要在軟件編程上。基帶擴(kuò)頻部分以SC1128為核心包括外圍濾波和放大電路。射頻部分以收發(fā)芯片和鎖相環(huán)芯片為核心，包括混頻、中放、濾波、解調(diào)以及功率放大等。本文主要介紹SC1128和LMX2315的相應(yīng)設(shè)置。
2.1 SC1128工作狀態(tài)" title="工作狀態(tài)">工作狀態(tài)的設(shè)置
　　MCU對(duì)SC1128芯片的設(shè)置是通過CS、SETCLK和LINE三端進(jìn)行的。其中CS為片選輸入端，SETCLK為設(shè)置時(shí)鐘輸入端，LINE為串行數(shù)據(jù)輸入或輸出端(雙向端口)。這里數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線均是與LMX2315以及24C02復(fù)用的模擬I²C總線。MCU對(duì)SC1128芯片的設(shè)置(讀或?qū)?是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，即每次讀或?qū)懚际怯蓛蓚€(gè)字節(jié)(控制字" title="控制字">控制字和數(shù)據(jù)位)完成的，其格式說明如圖2所示。

?

　　MCU對(duì)電路設(shè)置(讀或?qū)?時(shí)要向電路的CS端給出低電平，再向電路發(fā)出同步脈沖SETCLK；在同步脈沖的控制下首先向LINE端串行給出8位控制字，即先由高到低分別給出六位(A5～A0)地址，再給出讀／寫控制位(第七位)和空操作位(第八位)；然后再給出8位數(shù)據(jù)。實(shí)行讀操作時(shí)發(fā)出指令0XF4，實(shí)行寫操作時(shí)發(fā)出指令0XF6。
　　特別要注意的是LINE端為雙向端口，當(dāng)MCU給出的8位控制字中的第七位(讀／寫控制位)為0(讀操作)時(shí)，電路將在SETCLK的第七個(gè)脈沖的下跳沿把LINE端由輸入狀態(tài)變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，因此MCU在對(duì)電路進(jìn)行讀操作時(shí)一定要在SETCLK的第七個(gè)脈沖的下跳沿之前將MCU端的輸出(與電路LINE相對(duì)應(yīng)的端子)狀態(tài)改為輸入狀態(tài)。
　　工作狀態(tài)寄存器" title="狀態(tài)寄存器">狀態(tài)寄存器(地址：111101)的每一位分別控制著電路不同的工作狀態(tài)，具體格式如圖3所示。對(duì)工作狀態(tài)寄存器的設(shè)置可以得到多種工作狀態(tài)，例如通信速率快慢和捕獲門限的大小。工作狀態(tài)寄存器的S1和S0控制通信速率快慢，由這兩位可以選擇三種通信速率值。
2.2 SC1128外圍濾波器設(shè)計(jì)
　　由于系統(tǒng)的主晶振為12.8MHz，所以SC1128工作頻率為6.4MHz，載頻Fc=200kHz。由于擴(kuò)頻碼長(zhǎng)L固定為63位，波周數(shù)C采用雙波周，所以數(shù)據(jù)波特率為B=200k/(C×L)=1.6kbps,載波帶寬Bw=Fc×2×0.8/C=160kHz(采用余弦)，所以要求帶通濾波器中心頻率為200kHz，帶寬為160kHz?？梢栽O(shè)計(jì)相應(yīng)的低通模擬濾波器原型再變換到帶通?？紤]到與RF2945以及前后級(jí)的阻抗匹配，設(shè)計(jì)時(shí)按照負(fù)載為300Ω,電路和響應(yīng)曲線如圖4、圖5所示。

?

2.3 鎖相環(huán)LMX2315的設(shè)置
　　鎖相技術(shù)是實(shí)現(xiàn)相位自動(dòng)控制、專門研究系統(tǒng)相位關(guān)系的技術(shù)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用在無線通信中。鎖相環(huán)實(shí)際上是一個(gè)相差自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由三個(gè)基本部件組成：鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器。如圖6所示，基準(zhǔn)振蕩器經(jīng)過14位R計(jì)數(shù)器所設(shè)定的值分頻后與待鎖定相位進(jìn)行比較，假定工作頻點(diǎn)為fvco，那么可以根據(jù)fvco=(P×B+A)×fosc/R進(jìn)行相應(yīng)的頻點(diǎn)設(shè)置R計(jì)數(shù)器和N計(jì)數(shù)器，其中N計(jì)數(shù)器的高11位是B，低7位是A。P為預(yù)分頻模式，對(duì)于LMX2315可以選擇64或128。一般對(duì)鎖定頻率較高時(shí)用128較低時(shí)用64，以保證B不能小于A的條件。假定某信道載波為480MHz，則有480MHz=(P×B+A)×fosc/R，取基準(zhǔn)振蕩器為12.8MHz，P=64。取鑒相頻率為50kHz，則R=12.8MHz/50kHz=256，得到B=96H，A=0。對(duì)其寄存器進(jìn)行設(shè)置時(shí)，首先使片選信號(hào)為低，時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線是模擬的I²C總線，MCU對(duì)其設(shè)置時(shí)的時(shí)序圖如7所示。

?

3 軟件流程
　　整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)控制，在正常接收和發(fā)射時(shí)使單片機(jī)處在空閑模式以節(jié)能。系統(tǒng)軟件流程圖如圖8所示。