1 引言
Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。
射频即Radio Frequency,通常缩写为RF。表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300MHz~30GHz之间。射频简称RF射频就是射频电流,它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流,大于10000次的称为高频电流,而射频就是这样一种高频电流。有线电视系统就是采用射频传输方式。
在电子学理论中,电流流过导体,导体周围会形成磁场;交变电流通过导体,导体周围会形成交变的电磁场,称为电磁波。在电磁波频率低于100khz时,电磁波会被地表吸收,不能形成有效的传输,但电磁波频率高于100khz时,电磁波可以在空气中传播,并经大气层外缘的电离层反射,形成远距离传输能力,我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频,射频技术在无线通信领域中被广泛使用。
2 芯片主要性能特点
CC2420的主要性能参数如下:
工作频带范围:2.400~2.4835GHz;
采用 IEEE802.15.4规范要求的直接序列扩频方式;
数据速率达 250kbps 码片速率达 2MChip/s;
采用 o-QPSK 调制方式;
超低电流消耗(RX:19.7mA,TX:17.4mA)高接收灵敏度(-99dBm);
抗邻频道干扰能力强(39dB);
内部集成有 VCO、LNA、PA 以及电源整流器采用低电压供电(2.1~3.6V);
输出功率编程可控;
IEEE802.15.4 MAC层硬件可支持自动帧格式生成、同步插入与检测、16bit CRC 校验、电源检测、完全自动 MAC 层安全保护(CTR,CBC-MAC,CCM);
开发工具齐全提供有开发套件和演示套件;
采用 QLP-48 封装,外形尺寸只有7×7MM。
3 芯片内部结构
CC2420芯片的内部结构如图1所示。天线接收的射频信号经过低噪声放大器和 I/Q 下变频处理后,中频信号只有2MHz,此混合I/Q信号经过滤波、放大、AD变换、自动增益控制、数字解调和解扩最终恢复出传输的正确数据。
发射机部分基于直接上变频。要发送的数据先被送入128字节的发送缓存器中,头帧和起始帧是通过硬件自动产生的。根据 IEEE802.15.4标准,所要发送的数据流的每4个比特被32码片的扩频序列扩频后送到DA变换器。然后,经过低通滤波和上变频的混频后的射频信号最终被调制到2.4GHz,并经放大后送到天线发射出去。
4 典型应用电路
CC2420只需要极少的外围元器件,其典型应用电路如图2所示。它的外围电路包括晶振时钟电路、射频输入/输出匹配电路和微控制器接口电路三个部分。
芯片本振信号既可由外部有源晶体提供,也可由内部电路提供。由内部电路提供时需外加晶体振荡器和两个负载电容,电容的大小取决于晶体的频率及输入容抗等参数。例如当采用16MHz晶振时,其电容值约为22pF。
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