ATR2406：2.4GHz ISM频段的单芯片RF收发器

在当今的无线通信领域，2.4GHz ISM频段因其无需授权、全球通用等优点，被广泛应用于各种无线设备中。今天，我们就来深入了解一款适用于该频段的单芯片RF收发器——ATR2406。

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一、产品概述

ATR2406是一款专为2.4GHz ISM频段应用设计的单芯片RF收发器，采用QFN32封装（5×5×0.9 mm）。它集成了图像抑制混频器、低中频滤波器、FM解调器、RSSI、TX前置放大器、用于外部功率放大器的功率斜坡发生器、集成合成器、VCO和TX滤波器等功能模块，无需机械调整，还具备片上时钟恢复功能。

二、产品特性

（一）高性能收发能力

• 集成度高：具备完全集成的低中频接收器和GFSK调制器，支持72、144、288、576和1152 kBit/s的数据速率。
• 高灵敏度与高输出功率：集成LNA使得典型灵敏度可达 -93 dBm，典型输出功率为 +4 dBm，支持多通道操作，拥有95个通道，还支持跳频（ETSI）和数字调制（FCC）。

（二）电源与功耗优势

• 宽电压范围：电源电压范围为2.9 V至3.6 V（未稳压），片上辅助电压调节器支持3.2 V至4.6 V的输入。
• 低功耗：具有低电流消耗的特点，并且仅需少量低成本外部组件。

（三）其他特性

• 集成斜坡信号发生器和功率控制，可用于额外的功率放大器。
• 采用低轮廓无铅塑料封装QFN32，便于安装和布局。

三、应用领域

ATR2406的应用场景十分广泛，包括但不限于以下几个方面：

• 高科技多用户玩具：为玩具提供稳定的无线通信功能，实现多用户互动。
• 无线游戏控制器：确保游戏操作的实时性和准确性。
• 遥测系统：用于数据的远程采集和传输。
• 无线音频/视频传输：实现高质量的音视频无线传输。
• 电子销售点系统：方便数据的无线传输和处理。
• 无线耳机：提供清晰稳定的音频连接。

同时，该产品符合FCC CFR47、Part 15、ETSI EN 300 328和ARIB STD - T - 66等标准，具有良好的兼容性和可靠性。

四、引脚说明

ATR2406的引脚功能丰富，涵盖了电源、信号输入输出、控制等多个方面。以下是部分重要引脚的介绍：	Pin	Symbol	Function
1	PU_REG	辅助调节器的上电输入
2	REF_CLK	参考频率输入
3	RSSI	接收信号强度指示输出
20	TX_OUT	TX驱动放大器输出
24	RX_ON	RX控制输入
25	TX_ON	TX控制输入

五、功能描述

（一）接收器

RF信号通过LNA差分输入到图像抑制混频器IR_MIXER，驱动集成的低中频带通滤波器，中频频率为864 kHz。具有集成RSSI功能的限幅中频放大器IF_AMP将信号馈送到数字解调器DEMOD，无需调谐，数据处理在内部完成。对于1152 kBit/s的数据速率，接收器具备片上时钟恢复功能，恢复的时钟与发射设备的时钟同步，可显著减轻处理微控制器的负载。

（二）发射器

发射数据在TX_DATA经过集成高斯滤波器GF滤波后，输入到工作频率为输出频率两倍的全集成VCO。调制后信号进行2分频，再输入到内部前置放大器PA，通常在TX_OUT提供 +4 dBm的输出功率。同时，集成了斜坡信号发生器RAMP_GEN，为外部功率放大器提供斜坡信号，其斜率内部控制以满足杂散要求。

（三）合成器

IR_MIXER、PA和可编程计数器PC由全集成VCO驱动，使用片上电感和变容二极管。输出信号进行分频，为TX_DRIVER、IR_MIXER的0/90度移相器提供所需频率，并供PC用于相位检测器PD（f PD = 1.728 MHz），支持开环调制。

（四）电源供应

集成了带隙稳定的电压调节器，可与外部低成本PNP晶体管配合使用，提供多种掉电和节能模式。

六、电气特性

（一）绝对最大额定值

在使用ATR2406时，需要注意其绝对最大额定值，如电源电压、控制电压、存储温度、输入RF电平等，超出这些范围可能会对设备造成永久性损坏。

（二）工作范围

工作范围包括电源电压（2.9 - 3.6 V）、辅助调节器电源电压（3.2 - 4.6 V）、环境温度（-10 - +60 °C）和输入频率范围（2400 - 2483 MHz）等。

（三）电气参数

详细的电气参数涵盖了电源、电压调节器、发射器、接收器、RSSI、VCO、合成器、相位检测器、电荷泵输出、时序条件以及接口逻辑输入输出信号电平等多个方面。例如，接收器在1152 kBit/s数据速率下，BER ≤ 10 -3时的灵敏度典型值为 -93 dBm；发射器的输出功率在2400 - 2483 MHz全温度范围内为0 - 4 dBm。

七、PLL设置与寄存器编程

（一）PLL设置

ATR2406支持95个通道，通过RC、MC和SC位控制合成器频率。不同的参考计数器位D7、主计数器位D5 - D6和吞咽计数器位D0 - D4对应不同的频率设置。计算公式如下： [TX频率: f{ANT}=864 kHz times(32 × S{MC}+S{SC})] [RX频率: f{ANT}=864 kHz times(32 × S{MC}+S{SC}+1)]

（二）寄存器编程

TX和RX模式下需要对不同的寄存器进行编程。TX寄存器设置为一个16位字，包含PA、GFCS、RC、MC和SC等信息；RX有两种设置，对于低于1.152 Mbit的数据速率，使用无时钟恢复的寄存器设置；对于1.152 Mbit的数据速率，推荐使用带内部时钟恢复的寄存器设置。

八、控制信号与总线协议

（一）控制信号

ATR2406的各种收发器功能由多个控制信号激活，如PU_REG激活辅助电压调节器和VCO电压调节器，PU_TRX激活RX/TX模块，RX_ON激活RX电路，TX_ON激活TX电路并启动斜坡信号等。

（二）串行编程总线

通过SPI（CLOCK、DATA和ENABLE）对收发器进行编程。在使能信号置低后，时钟信号上升沿将数据逐位传输到移位寄存器，使能信号恢复高电平时，编程信息生效。

（三）3 - 线总线时序

3 - 线总线协议有严格的时序要求，包括时钟周期、数据到时钟的建立时间和保持时间等参数。

九、应用电路与PCB布局

（一）应用电路

ATR2406的应用电路仅需少量低成本外部组件，典型应用电路如图所示。

（二）PCB布局

合理的PCB布局对于ATR2406的性能至关重要，需要注意元件的布局和布线，以减少干扰和信号损失。

十、总结

ATR2406作为一款高性能的2.4GHz ISM频段单芯片RF收发器，具有集成度高、性能优越、功耗低等优点，适用于多种无线应用场景。在设计过程中，工程师需要根据具体需求合理设置寄存器、控制信号和总线协议，同时注意PCB布局和外部组件的选择，以充分发挥其性能优势。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。