nRFTM系列单片机无线收发器的应用设计

一、器件特性

NORDIC公司推出的nRFTM系列（ nRF401/nRF403／nRF903）无线收发一体芯片，在单个芯片中集成了高频发射／接收、PLL合成、FSK/gmsk调制等电路，可多信道切换，直接串行数字接口，且无须曼彻斯特编码，是目前集成度较高的无线数传产品之一。其外围元件少，功耗低，便于设计生产。可广泛用于遥控遥测、无线抄表系统、交通管理系统、自动报警安防监控系统、汽车防盗监控、无线键盘／鼠标／游戏杆/PDA、小区／家庭／办公室／工厂无线网络、遥控玩具／机器人等。nRF401／403/903的特性如表1- 41所列。

应用设计评估

在开始系统设计前，应对整体方案进行以下几点初步评估。

1．电磁兼容性

使用无线产品要遵守所在国家的无线电管理规定（如欧洲ESTI、美国FCC），其对频段、发射功率、占空比、信道带宽等指标会有限制。nRFTM系列无线收发器使用ISM （Industrial，ScientifIC，Medical）国际通用频段，发射功率不大于10 mW，故可在绝大多数国家使用。但设计者可能要求在nRF器件输出级放大，则须考虑是否符合当地规定。

2．设计收发距离

RF无线链路在可视范围的自由空间中传播的能量损耗（FSL），由下式计算：

式中：入为RF信号的波长；R为接收端到发射端的距离；FSL单位为dB。

如图1- 133所示，RF信号在可视范围内传播的功率分布等式为：

式中：SRX为接收器灵敏度（dBm）；GRX为接收器（RX）天线增益（dB）；Grx为发送器（TX）天线增益（dB）；PTX为发送器RF输出功率（dBm）。

由式（1 - 10）和式（1- 11）可计算出理论传输距离R≈l 500 m

但在实际应用中，还应考虑两端天线阻抗匹配电路的损耗，传输路径中由于障碍物、多径传输引起的损耗，以及PCB板材质量、产品外壳和人体等的

影响。其中的一些因素与应用环境密切相关。一般经验，在室外空旷地带传送距离约为理论计算距离的1/2，室内传送距离约为理论距离的1/10。

由图1 - 134可看出RF频率每增加一倍，损耗将增加约6 dB，即引起传送距离下降一倍。所以如果设计者要求的主要指标是传送距离，那么可以选择较低的频率。采用中继传输也是一种有效增加通信距离的方法。

3.其他因素

由于无线传输容易产生干扰，也易被其他噪声干扰，故设计者还必须认真考虑应用场合及安装位置，不要一味追求远距离。对于电池供电，可采用占空工作方式省电。