智能家居系统网关无线收发模块电路设计

家庭网关是嵌入式智能家居系统的核心部件，所设计的无线收发模块电路是家庭网关的一部分。单片RF收发芯片nRF0433组成的无线收发模块电路的原理和设计方法，所设计的无线收发模块电路工作在433MHzISM频段，数据速率9600bit/s，灵敏度高达-105dBm，最大发射功率达10mW，电源电压215～515V，工作电流31～47mA。

天线输入/输出，当nRF0433是接收模式时，ANT1（引脚16）和ANT2（引脚15）引脚端提供射频输入到低噪声放大器LNA;当nRF0433为发射模式时，从功率放大器提供射频输出到天线。天线连接到nRF0433是差动形式，在天线通道推荐的负载阻抗是400Ω。在印制板（PCB）上差动回路天线如应用电路印制板图所示。功率放大器输出级由差动结构的2个集电极开路的晶体管组成，电源VDD到功率放大器必须通过集电极负载供电。当连接差动回路天线到ANT1/ANT2引脚端，电源VDD将通过回路天线的中心供电。 单端天线连接到nRF0433时，使用差动到单端匹配网络。单端天线也可以使用8:1射频变压器连接到nRF0433，工作在433MHz。射频变压器的原边必须有一个中心抽头，用于电源VDD供电。 连接在RF-PWR（引脚11）端和+5V之间的电阻R3设置输出功率。射频输出功率可以设置到+10dBm。输出功率、芯片消耗电流与电阻R3的关系（负载阻抗400Ω）。 引脚FILT（引脚4）和FILT2（引脚3）外接PLL回路滤波器，PLL回路滤波器是外接的单端2阶滤波器， 对于VCO电路外接22nH（433MHz）电感在VCO1（引脚5）和VCO2（引脚6）引脚端之间是必须的。电感使用高质量的片式电感最大误差±3%。 晶体振荡器需要通过引脚XC1（引脚1）和XC2（引脚20）外接晶振，晶振的特性要求是：并联谐振频率f=41000MHz，并联等效电容Co=5pF，晶振等效串联电阻R=150Ω，全部负载电容，包括印制板电容CL=14pF，nRF0433可以使用微控制器的晶体振荡器。