2.4ghz无线收发器ic及其应用

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1、2.4GHz无线收发器IC及其应用黄一鸣贾波徐群山博通集成电路（上海）有限公司概述随着信息技术的飞速发展和人们对高速率无线通讯的需求，无线应用产品的工作频率已经从低频段跨入高频段。作为全球均无需授权即可使用的2.4GHzISM频段成为众多无线高端产品首选频段，譬如蓝牙，WLAN，ZigBee等。博通集成电路公司的2.4GHz无线收发器BK2421采用高达2Mbps的通讯速率和独特的通讯协议，不但保持了2.4GHz频段其他通讯协议优良的射频性能，而且简化了产品设计，节省了产品开发成本，降低了产品功耗，是国内唯一一颗达到世界先进水平的2.4GHz无线收发器。本文详

2、细介绍了这一收发器产品性能和特点并在最后给出了基于BK2421所完成的PC周边设备方案（包括无线鼠标键盘、无线遥控等），汽车无线防盗和马达自动起动方案和移动支付RFID子系统方案。BK2421性能和特点BK2421基本性能和特点BK2421是一颗工作在全球开放2.4GHzISM频段的单芯片无线收发器，集成了无线射频收发前端、频率综合器、数字调制解调器、1对6星形通信协议以及电源管理。相比其他2.4GHz短距离无线通信技术（如蓝牙，WiFi等），它以非常低的功耗实现高速率无线传输（最高可以达到2Mbps），接收器正常工作电流为17mA，发射器输出功率0dBm的电

3、流为14mA，关机状态电流为3uA。BK2421集成两种调制方式，分别为CPGFSK调制（ContinuousPhaseGaussianFrequencyShiftKey，相位连续高斯频移键控）和CPFSK调制（ContinuousPhaseFrequencyShiftKey，相位连续频移键控）。其频谱如图1所示，其中BT为3dB带宽和传输速率的乘积（3-dBbandwidth-symboltime）。PSDComparisonofGFSKandFSK-50GFSKBT=0.5-60FSK-70)-80zH/B-90d(ycn-100eque-110rfr/e

4、wo-120P-130-140-150012345678Frequency(MHz)图1：CPFSK和CPGFSK调制频谱CPFSK调制方式可以显著提高芯片灵敏度。另外BK2421还支持调制频偏可调节，从而便于用户根据具体情况调节这些参数来提高通信距离。下面通过模型仿真和测试结果验证这种功能。模型和测试条件：BT＝0.5，fb=1Mbps，两种调制频偏分别为160KHz和300KHz，接收器中频带宽1.1MHz。仿真了两种不同调制频偏下各自的BER（BitErrorRate，误码率）与SNR（SignalNoiseRate，接收器输入信噪比）关系，如图2所示：

5、BERVs.SNRfordifferentdeviation0.0350.03Deviation=160KHz0.025Deviation=300KHz0.02REB0.0150.010.005X:10Y:0.002953X:15Y:0.00209501010.51111.51212.51313.51414.515SNR(dB)图2：两种调制频偏下的BER和SNR关系从上图我们可以得出，输出几乎相同BER（0.0025），频偏300KHz所需要的SNR比频偏160KHz小5dB，也就是说接收器接收频偏300KHz的调制信号时的灵敏度比接收频偏160KHz的调制

6、信号好5dB。测试了BK2421在两种不同调制频偏下的灵敏度（对应BER＝1e-3），如表格1所示。表格1BK2421在两种不同调制频偏下的灵敏度BT频偏(KHz)fb（Mbps)灵敏度(dBm)13001-88.711601-82.8从上表我们可以看出，测试结果跟仿真结果基本一致。由于FCC15.247、249和ETSI300328规范了2.4GHz的频谱要求，我们不能无限增加调制频偏。BK2421根据一般应用情况优化调制方式和频偏，达到最佳灵敏度，同时满足上述两个规范要求。BK2421抗干扰性能2.4GHz频段上存在众多的无线应用产品，如何确保信息发送接收

7、在干扰状态下保持连续性就很重要。我们以常用无线鼠标为例，假定每个包长度为150bits，鼠标按键响应时间为10ms，通讯速率为1Mbps。每个包传输时间为150us。为了详细分析BK2421如何在干扰下仍然保持通讯连续性，我们按照干扰特点将干扰源分为如下四种：采用直序列扩频技术的产品（如WLAN）采用跳频技术的产品（如Bluetooth）采用低速率的产品采用BK24211对6星形通信协议的产品（如采用BK2421组网系统）抗WLAN干扰由于WLAN采用直序列扩频技术，根据FCC规范其在偏离载波22MHz以外的发射功率小于－30dBm，考虑到BK2421一般发射

8、功率为0dBm，偏离载波22MHz以外