作者： 胡建平；吳毅強；吳志瓊

目前無線通信應用已經(jīng)涉及到各個領域，給人們的生活帶來了很大的方便。人們對無線通信應用的需求進一步推動了無線通信技術的快速發(fā)展。本文主要介紹比利時Melexis公司推出的高性能單片無線收發(fā)芯片TH71221的組成結(jié)構(gòu)及其性能特點，并結(jié)合實例探討了該芯片的具體應用。

TH71221的組成結(jié)構(gòu)及其性能特點

TH71221的組成結(jié)構(gòu)

TH71221是可編程無線收發(fā)芯片。它可應用于低功耗多通道或單通道半雙工數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可工作在ISM頻段（300“930MHz）。在可編程用戶模式下，通過使用一個外部壓控振蕩變?nèi)?a target="_blank">二極管使它的最低工作頻率可低至27MHz。

TH71221的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括：可變增益的低噪聲放大器（LNA）、混頻器、中頻放大器、FSK解調(diào)器、運算放大器（OA1，OA？2）、ASK解調(diào)器、控制邏輯串行接口（SCI）、功率放大器（PA）、鎖相環(huán)合成器等。它的主要模塊是一個可編程的鎖相環(huán)合成器，在發(fā)射模式下產(chǎn)生載波頻率，可以采用FSK/ASK兩種調(diào)制方式。在接收模式下產(chǎn)生本地振蕩信號，采用超外差接收方式。

在接收模式下，TH71221可看成是一個傳統(tǒng)的超外差接收器。射頻輸入信號經(jīng)低噪聲放大器放大后翻轉(zhuǎn)進入混頻器，通過混頻器混頻產(chǎn)生中頻（IF）信號。在中頻處理階段，該信號在送入解調(diào)器之前被放大和濾波。RSSI信號經(jīng)過混頻后置于RSSI引腳上，解調(diào)后，TH71221從引腳OUT-DTA輸出解調(diào)信號。

在發(fā)送模式下，壓控振蕩器（VCO）輸出的信號直接送入功率放大器。壓控振蕩器的頻率此時就是載波頻率。

主要性能

TH71221的主要工作參數(shù)可由一個串行接口編程設定，使用非常方便并且具有靈活性。該芯片的接收靈敏度可達-105dBm（FSK）/-107dBm（ASK），可編程輸出功率為-20dBm”+10dBm，在直接壓控振蕩調(diào)制模式下，最大數(shù)據(jù)數(shù)率可達115Kbps。FSK模式下，它的最大頻偏為+/-2.5“+/-80KHz。

TH71221有兩種不同的使用模式：單機用戶模式（SUM）和可編程用戶模式（PUM）。在單機用戶模式下，它可以配置成以下4個固定頻點之一：433.92MHz、868.3MHz、315MHz和915MHz。在可編程用戶模式下，它可工作在最低27MHz”930MHz的頻率范圍內(nèi)，可通過SCI進行編程。

TH71221可以工作在4種不同的狀態(tài)下：待機狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)、接收狀態(tài)和空閑狀態(tài)。空閑狀態(tài)時僅振蕩器和鎖相環(huán)在工作，它的待機電流僅為50nA。它具有低電壓（2.2V-5.5V），非常適合低功耗設計要求。該芯片所需的外圍元件非常少，所以它可以很方便地與一個微控制器加上少數(shù)外圍元件構(gòu)成一個完整的RF收發(fā)系統(tǒng)。

TH71221在輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)中的應用

基于以上所論述的性能與特點，TH71221的應用非常廣泛，本文以輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）為例探討TH71221在無線RF中的應用。

TPMS是通過對汽車輪胎的氣壓、溫度等進行動態(tài)實時監(jiān)測，在出現(xiàn)危險狀況時給予警報，從而有效預防爆胎、保障行駛安全的高科技產(chǎn)品。TPMS包括發(fā)射模塊和接收模塊兩部分。發(fā)射模塊由傳感器、MCU和RF IC組成。接收模塊由RF IC、MCU及顯示控制與接口控制部分組成。通過選擇合適的傳感器、MCU、顯示驅(qū)動芯片與接口驅(qū)動芯片，可以方便地構(gòu)成TPMS的硬件電路，配合基于TPMS的軟件控制，則可以實現(xiàn)TPMS所需的各種功能。

TPMS的基本原理是：在發(fā)射模塊，傳感器感應輪胎的壓力、溫度、加速度等信息并通過接口電路送至MCU，再由MCU控制傳送給TH71221后發(fā)射出去。在接收模塊，TH71221接收來自發(fā)射模塊的信息，傳送給MCU，MCU經(jīng)過相應的處理后驅(qū)動顯示設備以顯示所接收信息。

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