无线传感器网络的T5743芯片接受节点设计

摘要：是一个微型嵌入式系统，有采集、发送、接收数据等功能，本文以通信技术为基础接收，采用RF 射频接收 的接收，达到了网络节点数据的短距离接收，并降低接收数据的误码率，实现数据通信。

一、引言

无线网络将成百上千的节点布置在一个特定的区域内形成监测网络，这些节点通过特定的协议高效、稳定、正确的组织起来，协同工作完成某项应用任务，达到数据采集、无线通信和信息处理的能力。无线网络节点可以实时传送监测数据，具有快速构建、部署方便的特点，不易受到目标环境的限制，因此在环境监测、城市交通管理、医疗监护、仓储管理、汽车电子等领域有较好的应用。

在无线传感器网络中的节点通常是一个微型的嵌入式系统，对采集数据、接收数据、处理数据、发送数据等的功能要求各有兼顾，其处理能力、存储能力和通信能力都是对采集的数据进行管理和协同工作，因此传感器网络节点的软硬件技术是传感器网络研究的重点。本文主要是对无线传感器网络节点数据的短距离接收进行探讨。

二、接收节点工作原理

无线传感器网络数据接收节点模块主要由接收 和MCU 微处理器PIC18F6620 构成，如图1，发射端采用ATMEL 公司的的T5754 做为数据发射，与接收芯片 相匹配，以一定的发射接收频率和数据传输速率协同工作。接收芯片T5743 通过DATA 串行双向数据线与MCU微处理器PIC18F6620 的I/O 口进行通讯，MCU 微处理器接收数据时，用DATA_CLK 作为同步时钟，微处理器PIC18F6620 向接收芯片T5743 发送指令时依靠特殊时序来达成数据接收和处理。接收过程用软件控制的方式来进行数据传送和实现对接收芯片T5743 的控制，在接收数据之前，微处理器PIC18F6620 通过DATA 线将MUC 内的程序写入接收芯片的配置寄存器里，对接收芯片进行配置，随后等待接收数据；当有数据来时，由接收芯片T5743 的LNA_IN 端接入，经低噪声放大器放大后送入混频器，使其变换成中频；在中频级，经变换的信号在送入解调器之前被放大和滤波。

三、接收节点芯片

ATMEL的T5743芯片是集成UHF 无线电接收模块，带有PLL 锁相环结构的接收芯片，采用SO20 封装[2]。T5743芯片是为满足低数据率、低成本RF 数据传输系统的要求而开发出来的，其数据传输速度为1～10kB/s，编码方式为曼切斯特或双相位方式，可用于接收频率范围为300MHz～450MHz（433.92MHz 和315MHz）的ASK 数据传输；高灵敏度，全集成VCO，可实现低功耗功能，电源电压4.5V~5.5V；单端RF 输出容易与天线或PCB 版的印制天线相适配；
工作温度范围为-40℃～105℃。
T5743 芯片带有一双向串行数据接口DATA，通过DATA 芯片可与MCU 进行串行通讯，交换信息。它可以工作在2 种典型频率433.92MHz 和315MHz，由MODE 引脚来选择，置高为433.92MHz，置低为315MHz，接收频率在1kB～10kB 之间可选，由软件设定。中由于采用1MHz 中频与前端SAW滤波器相配合实现了高镜像抑制，基于使新型SAW 器件，达到了40dB 抑制，并能用简单的双向数据线实现与微控制器的通信，利用单独引脚经微控制器实现电源管理。

T5743 芯片的RF 前端是一个超外差结构，将射频输入信号变换成1MHz IF 信号。RF 前端由低噪声放大器LNA，
本地振荡器LO、混频器和RF 放大器组成。LO 是由PLL 锁相环产生的载波频率，供混频器使用。RF 信号经RF 输入脚LNA-IN 输入，在433.92MHz 时输入阻抗为1000Ω/pF，在设计输入网络时首先考虑噪声匹配，适当调整元件值和印制板的分布电感电容与输入端的匹配，达到T5743 在高信噪比时灵敏度最高。这样，从RF 前端来的信号经全集成4 阶IF 滤波器滤波，达到334.92MHz 的应用，中频的中心频率为l MHz。

设计中解调器的工作方式由寄存器OPMODE 设置，逻辑“L”设置解调器为FSK 方式；逻辑“H”设置解调器为ASK方式。在ASK 方式使用了自动门限控制电路，它将检测参考电压设置在一个能获得好信噪比的适当值上，这个电路也能有效抑制任何类型的带内噪声信号或竞争发射，如果S/N 超过10dB 即能很好检测出数据信号。在FSK 方式下，如果S/N超过2dB 就能检测出数字信号。
解调器的输出信号，经数字滤波器滤波后送到数字信号处理电路，数字滤波器的通带与数据信号的特性相匹配。数字滤波器由1阶高通和3 阶低通滤波器组成。高通滤波器的截止频率fcu _ DF 由公式（1）决定。低通滤波器的截止频率由所选波特率范围(BR-Range)决定，BR-Range 在OPMODE 寄存器中设定，BR-Range 的设置必须与波特率相适应。