无线传感器网络接收节点T5743电路

　　在无线传感器网络中的节点通常是一个微型的嵌入式系统，对采集数据、接收数据、处理数据、发送数据等的功能要求各有兼顾，其处理能力、存储能力和通信能力都是对采集的数据进行管理和协同工作，因此传感器网络节点的软硬件技术是传感器网络研究的重点。本文主要是对无线传感器网络节点数据的短距离接收进行设计探讨。

　　接收节点工作原理

　　无线传感器网络数据接收节点模块主要由接收芯片T5743和MCU微处理器PIC18F6620构成，如图1，发射端采用ATMEL公司的的T5754做为数据发射芯片，与接收芯片T5743相匹配，以一定的发射接收频率和数据传输速率协同工作。接收芯片T5743通过DATA串行双向数据线与MCU微处理器PIC18F6620的I/O口进行通讯，MCU微处理器接收数据时，用DATA_CLK作为同步时钟，微处理器PIC18F6620 向接收芯片 T5743发送指令时依靠特殊时序来达成数据接收和处理。接收过程用软件控制的方式来进行数据传送和实现对接收芯片T5743的控制，在接收数据之前，微处理器PIC18F6620通过DATA线将MUC内的程序写入接收芯片的配置寄存器里，对接收芯片进行配置，随后等待接收数据;当有数据来时，由接收芯片T5743的LNA_IN端接入，经低噪声放大器放大后送入混频器，使其变换成中频;在中频级，经变换的信号在送入解调器之前被放大和滤波。

　　

　　图1 无线传感器网络接收节点结构原理

　　接收节点电路

　　无线传感器网络接收节点芯片T5743是一个高度集成的PLL无线接收模块，能够接收并解调FSK调制的曼彻斯特编码数据，同时通过一个双向数据口将其发送出去。该无线接收芯片通过一个智能的轮询方式使接收节点在大部分时间处于休眠模式，只有在监测到有效传输时，才会结束休眠模式转换为接收模式，并将数据流传送给控制器。这样，可以最大限度地减少能量消耗。图2为无线接收节点电路原理图。

　　

　　图2 无线传感器网络接收节点T5743电路原理

　　接收节点芯片

　　ATMEL的T5743芯片是集成UHF无线电接收模块，带有PLL锁相环结构的接收芯片，采用SO20封装。T5743芯片是为满足低数据率、低成本 RF数据传输系统的要求而开发出来的，其数据传输速度为1～10kB/s，编码方式为曼切斯特或双相位方式，可用于接收频率范围为 300MHz～450MHz（433.92MHz和315MHz）的ASK数据传输;高灵敏度，全集成VCO，可实现低功耗功能，电源电压 4.5V~5.5V;单端RF输出容易与天线或PCB版的印制天线相适配;工作温度范围为-40℃～105℃。T5743芯片带有一双向串行数据接口DATA，通过DATA芯片可与MCU进行串行通讯，交换信息。它可以工作在2种典型频率 433.92MHz和 315MHz，由MODE引脚来选择，置高为433.92MHz，置低为315MHz，接收频率在1kB～10kB之间可选，由软件设定。设计中由于采用 1MHz中频与前端SAW滤波器相配合实现了高镜像抑制，基于使新型SAW器件，达到了40dB抑制，并能用简单的双向数据线实现与微控制器的通信，利用单独引脚经微控制器实现电源管理。

　　T5743芯片的RF前端是一个超外差结构，将射频输入信号变换成1MHz IF信号。RF前端由低噪声放大器LNA，本地振荡器LO、混频器和RF放大器组成。LO是由PLL锁相环产生的载波频率，供混频器使用。RF信号经RF 输入脚LNA-IN输入，在433.92MHz时输入阻抗为1000Ω/pF，在设计输入网络时首先考虑噪声匹配，适当调整元件值和印制板的分布电感电容与输入端的匹配，达到T5743在高信噪比时灵敏度最高。这样，从RF前端来的信号经全集成4阶IF滤波器滤波，达到334.92MHz的应用，中频的中心频率为l MHz。设计中解调器的工作方式由寄存器OPMODE设置，逻辑“L”设置解调器为FSK方式;逻辑“H”设置解调器为ASK方式。在ASK方式使用了自动门限控制电路，它将检测参考电压设置在一个能获得好信噪比的适当值上，这个电路也能有效抑制任何类型的带内噪声信号或竞争发射，如果S/N超过 10dB即能很好检测出数据信号。在FSK方式下，如果S/N超过2dB就能检测出数字信号。

　　无线传感器网络接收节点的数字电路和模拟滤波器的全部定时都是来自一个时钟。这一时钟周期TCLK是从晶体振荡器经分频器得到的，分频次数由MODE引脚端的逻辑状态控制。晶体振荡器的频率是由RF输入信号决定的，它也同时决定了本地振荡器的频率（fLO）。T5743芯片的工作状态是由 OPMODE和 LIMIT的两个15位RAM寄存器进行设置的，寄存器可由双向DATA口编程。如果寄存器内容由于掉电而改变，这一状态由一个称为复位标识（RM）的输出表示出来，在这种情况下的接收电路必须重新编程。在加电复位（POR）后，寄存器被置为默认模式，如果接收机工作默认模式，不需对寄存器编程。同样，如果接收电路不是在复位方式，就会启动相应的OFF指令编程;如果接收电路处在复位方式，相应的OFF指令编程不会被启动，在DATA脚仍呈现复位标志。