可编程无线收发芯片TH71221的组成结构、性能特点及应用

作者： 胡建平；吴毅强；吴志琼

目前无线通信应用已经涉及到各个领域，给人们的生活带来了很大的方便。人们对无线通信应用的需求进一步推动了无线通信技术的快速发展。本文主要介绍比利时Melexis公司推出的高性能单片无线收发芯片TH71221的组成结构及其性能特点，并结合实例探讨了该芯片的具体应用。

TH71221的组成结构及其性能特点

TH71221的组成结构

TH71221是可编程无线收发芯片。它可应用于低功耗多通道或单通道半双工数据传输系统，可工作在ISM频段（300“930MHz）。在可编程用户模式下，通过使用一个外部压控振荡变容二极管使它的最低工作频率可低至27MHz。

TH71221的内部结构包括：可变增益的低噪声放大器（LNA）、混频器、中频放大器、FSK解调器、运算放大器（OA1，OA？2）、ASK解调器、控制逻辑串行接口（SCI）、功率放大器（PA）、锁相环合成器等。它的主要模块是一个可编程的锁相环合成器，在发射模式下产生载波频率，可以采用FSK/ASK两种调制方式。在接收模式下产生本地振荡信号，采用超外差接收方式。

在接收模式下，TH71221可看成是一个传统的超外差接收器。射频输入信号经低噪声放大器放大后翻转进入混频器，通过混频器混频产生中频（IF）信号。在中频处理阶段，该信号在送入解调器之前被放大和滤波。RSSI信号经过混频后置于RSSI引脚上，解调后，TH71221从引脚OUT-DTA输出解调信号。

在发送模式下，压控振荡器（VCO）输出的信号直接送入功率放大器。压控振荡器的频率此时就是载波频率。

主要性能

TH71221的主要工作参数可由一个串行接口编程设定，使用非常方便并且具有灵活性。该芯片的接收灵敏度可达-105dBm（FSK）/-107dBm（ASK），可编程输出功率为-20dBm”+10dBm，在直接压控振荡调制模式下，最大数据数率可达115Kbps。FSK模式下，它的最大频偏为+/-2.5“+/-80KHz。

TH71221有两种不同的使用模式：单机用户模式（SUM）和可编程用户模式（PUM）。在单机用户模式下，它可以配置成以下4个固定频点之一：433.92MHz、868.3MHz、315MHz和915MHz。在可编程用户模式下，它可工作在最低27MHz”930MHz的频率范围内，可通过SCI进行编程。

TH71221可以工作在4种不同的状态下：待机状态、发送状态、接收状态和空闲状态。空闲状态时仅振荡器和锁相环在工作，它的待机电流仅为50nA。它具有低电压（2.2V-5.5V），非常适合低功耗设计要求。该芯片所需的外围元件非常少，所以它可以很方便地与一个微控制器加上少数外围元件构成一个完整的RF收发系统。

TH71221在轮胎压力监测系统中的应用

基于以上所论述的性能与特点，TH71221的应用非常广泛，本文以轮胎压力监测系统（TPMS）为例探讨TH71221在无线RF中的应用。

TPMS是通过对汽车轮胎的气压、温度等进行动态实时监测，在出现危险状况时给予警报，从而有效预防爆胎、保障行驶安全的高科技产品。TPMS包括发射模块和接收模块两部分。发射模块由传感器、MCU和RF IC组成。接收模块由RF IC、MCU及显示控制与接口控制部分组成。通过选择合适的传感器、MCU、显示驱动芯片与接口驱动芯片，可以方便地构成TPMS的硬件电路，配合基于TPMS的软件控制，则可以实现TPMS所需的各种功能。

TPMS的基本原理是：在发射模块，传感器感应轮胎的压力、温度、加速度等信息并通过接口电路送至MCU，再由MCU控制传送给TH71221后发射出去。在接收模块，TH71221接收来自发射模块的信息，传送给MCU，MCU经过相应的处理后驱动显示设备以显示所接收信息。