《CC24XX 折叠偶极子天线应用说明》(中)

《CC24XX 折叠偶极子天线应用说明》(中) 本文由sanbinabu贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 CC2400、CC2420、CC2430、CC2431 和 CC2480 的折叠 偶极子天线 G. E. Jonsrud 1、关键字 ? ? ? ? 辐射模式 视线范围 CC2400 CC2420 ? ? ? ? CC2430 CC2431 CC2480 折叠偶极子 2、简介 该应用说明描述了 CC2400、 CC2420、CC2430、CC2431 和 CC2480 折 叠偶极子天线的设计。CC2400 是一个 真正的单芯片，一般用于 2.4GHz 的 SRD 频带收发器，数据率可达 1 Mbps。 CC2420 是一个真正的单芯片 RF 收发 器，用于工作在 2.4GHz 的 SRD 频带的低 功耗无线网络，与 ZigBee/IEEE 802.15.4 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 兼容。CC2430 是一个真 正的 SoC，结合了 CC2420 和一个单周期 的 8051 微控制器。CC2431 是带有定位 引擎的 CC2430。CC2480 是一个低成 本、低功耗的 Z-Accel ZigBee 处理 器，经过最小的开发努力就能实现完全 的 ZigBee 功能。 该应 用说明 所描述 的设计 基于 CC2400，但是它可以调谐天线阻抗，因 此它可以用于 CC2420、CC2430、 CC2431 和 CC2480。通过调整穿过 RF 引 脚的电感的值可以完成调谐。 RF 前端包括三个引脚连接。两个 引脚作为差分接口被 LNA 和 PA 共享。第 三个引脚改变电平，来给 PA 提供传输 期间的电源和 LNA 接收期间接地。差分 接口提供了可用电源电压以及较少的地 面寄生电容。 描述了天线的设计标准和设计程 序。还包括测试结果，以及巴伦天线测 试和单极子天线解决方案的比较。 Gerber 文 件 和 图 表 可 以 从 www.ti.com/lpw 下载。 SWRA093D 1/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 目录 1、关键字„„ 1 2、简介„„ 1 3、缩略语„„ 3 4、设计标准„„ 4 5、设计描述„„ 4 6、图表和布局„„ 5 7、调谐„„ 8 8、测试结果„„ 10 8.1 结果摘要„„ 13 9、结论„„ 13 10、附录 A—辐射图„„ 14 11、文件历史„„ 26 SWRA093D 2/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 3、缩略语 CC243x CC2480 DC EB EIRP EM CC2400EM FCC FR4 FSK ISM LNA PA PCB RBW RF RFC SMA SRD VBW CC2430 和 CC2431 Z-Accel ZigBee 处理器 直流电 评估板 有效全向辐射功率 电磁 CC2400 评估模块 美国联邦通讯委员会 常见的 PCB 材料 频移键控 工业科学医疗 低噪声放大器 功率放大器 印刷电路板 分辨率带宽 无线电频率 射频扼流 通用射频连接器 短程装置 视频带宽 SWRA093D 3/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 4、设计标准 下面的设计标准对天线设计是很重要的: CC2400 的最佳负载阻抗为 110 + j130 欧姆，差分 RF 引脚和 TXRX_switch 引脚之间的 DC 连接 TXRX_switch 引脚与 RF 分离 少数组件 可制造性 低杂散发射 低损失 全向性 最佳终端阻抗是内部 LNA 最佳源阻抗和内部 PA 最佳负载之间的权衡。在接收模式时 TXRX_switch 引脚电平是 0V，为 LNA 提供接地，在传输模式时 TXRX_switch 引脚电平是 1.8V， 为 PA 提供所需的电源电压。这个引脚应该通过旁路电容和(或)一系列电感(RFC)，和 RF 信号分离开来。 波长比较短的电动天线往往在调谐网络时对组件变化很敏感。电动小天线可能导致收益 问题或需要单独调谐。 在 2.4GHz SRD 频带操作时要特别注意谐波水平。第二次和第三次谐波都将属于 FCC15 部 分定义的限制频带。 在典型 SRD 应用中，希望所有方向的天线范围是等同的，即该天线是全向的。 折叠偶极子是很有吸引力的，因为它的高阻抗使得它很容易和 CC2400 的最佳阻抗相匹配。 半波长折叠偶极子的理论阻抗是 292 欧姆。旁路电感在实际部分降低时应该提供最佳负载阻 抗的感应部分。折叠偶极子是一个金属环，提供 RF 引脚之间的 DC 连接。此外，天线的中间 点是虚接地的，这意味着可以不必影响天线性能就能连接到 TXRX_switch 引脚。折叠偶极子 是一个共振结构，应该对组件变化不太敏感，并提供低损失。正常平面的天线的折叠偶极子 的辐射模式是全向的。 5、设计描述 进行初始调查以检查设计的可行性，采用 Smith 图表来实现。在 Smith 图表上绘制 292 欧姆，并增加 15 nH 旁路电感，获得 115 + j141 欧姆。 CC2400EM 参考设计被选择为设计的基础。CC2400EM 是一个无线电模块，带有巴伦和一个 SMA 连接。巴伦和 SMA 连接目的是与 50 欧姆的不平衡设备共同工作，比如 1/4 波长天线和大 多数 RF 仪器。 天线作为布局的一部分装在 PCB 上。天线被放置在相对接近 CC2480 的地方以保持设计的 紧凑。 SWRA093D 4/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 天线的设计在布局完成之前进行模拟。天线通过一个 EM 模拟器来设计，匹配电路的模拟 通过一个线性模拟器和 EM 模拟器的 S- 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 。 模拟的第一步是在一个 RF4 PCB 上设计一个折叠偶极子，在 CC2400EM 相同尺寸的接地平 面的前端。调整天线的长度，直到阻抗为 290 欧姆。下一步是给旁路电感增加带有衬垫的供 给线，给天线的虚接地点增加传输线，以便于 TXRX switch 引脚有 DC 连接。TXRX switch 引 脚的传输线在模拟期间接地，并给一系列电感装有衬垫。电感衬垫定义为接口，方便它在下 面的 S-参数模拟中模拟不同的电感。因为 PCB 材料和接地平面，天线比理论的半波长天线短。 最后，电感的值通过线性模拟器、天线模拟的 S-参数和电感的 S-参数来决定。 6、图表和布局 图 1 展示了带有折叠偶极子天线的 CC2400EM 图表。图 2 展示了板的布局。天线的距离和 天线背后的接地平面扩展是关键参数。如果 PCB 比 CC2400EM 板宽，接地平面、组件和布线应 该脱离天线的终点。 SWRA093D 5/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 图 1:带折叠偶极子天线的 CC2400EM 原理图 SWRA093D 6/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 图 2:带折叠偶极子的 CC2400EM 布局 SWRA093D 7/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 7、调谐 图 1 中的图表展示了为 CC2400 匹配天线时的推荐组件值。由于 CC2420、CC243x 和 CC2480 最佳阻抗是不同于 CC2400 的，因此当给这些部分安装天线时需要调谐匹配电感 (L62)的值来获得最佳性能。CC2420、CC243x 和 CC2480 的最佳负载阻抗在数据 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 中给定。 接地平面的大小、板的封装和天线附近的物体也会影响性能。因此，在调谐时把天线安装在 要使用的环境下是很重要的。还可能需要调整天线的长度以获得最佳性能。天线的长度将影 响共振的频率。接地平面的大小实现与参考设计不同，并且封装将最有可能要求天线长度有 微小的不同，以保证 2.4GHz ISM 频带的最佳性能。要找到最佳长度，可以使用带有整个频 带的载波的测试软件。使用最高频谱分析器来测量辐射功率，这将确定最佳频率。如果最高 辐射频率太低，天线可以稍微短些，如果辐射最大值处于一个很高的频率，天线应该长一些。 天线长度的调整可以使用锋利的小刀和焊接铜带或一根小的金属线来完成。 调整 L62 值的目的是使输出功率最大化，同时保持良好的频谱特性。图 3 展示了 CC2400 配置为以 1 Mbps 不断发送随机数据时的频谱。它通过一个电缆在频谱分析器和 CC2400EM 之 间测量。电缆和仪器是 50 欧姆，与 CC2400EM 有良好的阻抗匹配。图 3 还说明了如何判断一 个良好的频谱。标记测量峰值功率水平和首次空值之间的差异。它应该至少为 25dB，典型是 28dB，传输中没有降级。频率的差异是 760 kHz。测量 100 kHz RBW 和 100 kHz VBW 是很重 要的。测量无线应用平均法也是一个优势。(注意:绘制时使用 RBW 和 VBW 不同的设置) 图 3:CC2400 在 1 Mbps 的参考波谱 SWRA093D 8/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 图 4 展示了不好的匹配会降低输出频谱。它的测量通过使用连接到频谱分析器的一个天 线来获得。CC2400EM 的测试不使用连接天线，即 SMA 连接器保持打开。在这种情况下， 当天线从 EM 上移走时，由于开路发生不匹配。因为频谱降低，即使在很短的距离也会导致 传输丢失。接收水平是足够的，但是 FSK 信号因为降级太多而不能解调。 图 4:不好的波谱的例子。天线从 EM 移走 图 5 展示了调谐的设置。它包括一个安装在铜片上的鞭天线，连接到一个频谱分析器。 铜片并不是必须的，它用来使设置稳固。为了实现可靠的测量结果，在要测试的 CC2400EM 上安装 CC2400EB，放置在铜片三个不同的位置。在三个不同的位置读取鞭天线的接收功率， 平均值用来比较不同的配置。天线的调谐在实验室中进行，不需要吸收器或天线特征的其 它功能。平均测量位置的微小变化是很重要的，因为反射，接收水平可能有显著的变化。 当进行功率测量时，RBW 设置为 2 MHz，宽度为 3.8 MHz，平均值设置为 50。频谱检查使用 RBW = VBW = 100 kHz。电感值逐步上升和下降，并记录平均功率水平以及频谱首次空值的 深度。 SWRA093D 9/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 图 5:调谐设置 8、测试结果 测试折叠偶极子天线，并和装在 Chipcon CC24XXDK 开发套件上的鞭天线相比较。 在无回声室测试了辐射模式。所有的辐射模式包含在附录中。带有扫描的纵向和横向的 偏振测量在 3 个平面上完成。CC2400 的输出功率设计为 0 dBm，测量被校准以说明 EIRP。 当 EB 与 xy 平面平行，鞭天线(图 6)有一个纵向的方向。这就是为什么绘制纵向偏振时增 益是最高值。折叠偶极子(图 7)有一个横向的方向，绘制横向偏振时增益是最高值。带有天 线的 EB 的位置如图 8、图 9 和图 10 所示。 SWRA093D 10/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 图 6: 带鞭天线的 CC2400EM 的 EB 图 7: 带折叠偶极子的 CC2400EM 的 EB SWRA093D 11/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 图 9:定向天线，EM 和 EB 在 xy 平面的扫描 图 9:定向天线，EM 和 EB 在 xz 平面的扫描 SWRA093D 12/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 图 10:定向天线，EM 和 EB 在 yz 平面的扫描 8.1 结果摘要 表 1 展示了关于两个设计的结果摘要。即带有巴伦和鞭天线的 CC2400EM，以及带有 折 叠偶极子的 CC2400EM。 天线 增益 全向性 谐波(FCC 15部分, req. max. 54 dB V/m) 元 件 包括匹配网络的大小 CC2400 室外视线范围 + 1.9 dBi 最好情况，6 dB dip 2 :52.8 3 : 49.4 离散巴仑需要 4 电感器和 4 电容器 没有天线: 8 mm X 4 mm 212 米 表 1:结果摘 要 rd nd 鞭形 折叠偶极子 + 0.3 dBi 最好情况，16 dB dip 2 :52.0 3 :51.3 需要 2 个电感 天线 和匹配: 47 mm X 9 mm 157 米 rd nd 9、结论 折叠偶极子是一个便宜的，一个巴伦和单端天线的区别代替物。 SWRA093D 13/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 10 10、附录 A—辐射图 SWRA093D 14/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 15/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 16/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 17/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 18/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 19/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 20/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 21/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 22/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 23/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 24/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 SWRA093D 25/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 应用说明 AN040 11 11、文件历史 修订版 SWRA093D SWRA093C SWRA093B SWRA093A SWRA093 2008-04-04 2008-02-28 2007-01-08 2007-10-23 2006-01-09 日期 描述/更改 把 CCZACC06 重新命名为 CC2480。 为 CCZACC06 添加了参考。 纠正了 CC2400.的最适宜的阻抗。 添加了有关调谐的其他说明。 初 始版本。 SWRA093D 26/28 www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒译 重要声明 德州仪器公司及其子公司有权在不经过通知的情况下，随时对其产品和服务进行更正、 修改、增强、改进或其它更改，并有权随时停止提供某种产品或服务。客户应在预定产品之 前获得最新相关信息，并证实该信息是最新的、完整的。所有的产品的销售均遵循在订单确 认时提供的 TI 销售条款和条件。 TI 保证其所售硬件产品的性能符合 TI 标准保修的适用 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 。仅在保修期内，且 TI 认 为必要时才会使用测试及其它质量控制技术。 除非政府做了硬性 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ， 否则不必要测试每一 种产品的各个参数。 TI 不承担应用帮助或客户产品设计的义务。 客户应对其使用 TI 组件的产品和应用负责 。 为了使客户产品和应用的相关风险降至最低，客户应有足够的设计和操作安全措施。 TI 不对任何 TI 专利权、版权、屏蔽作品权或其它与使用了 TI 产品或服务的组合设备、 机器、 流程相关的 TI 知识产权中授予的直接或隐含权限做出任何保证或解释。 TI 发布的 由 关于第三方产品或服务的信息不能构成从 TI 获得使用这些产品或服务的许可、 保证或认可。 要使用这些信息可能需要获得第三方的关于专利或其它知识产权的许可，或是从 TI 获得关 于 TI 专利或其它知识产权的许可。 对于 TI 的数据手册或参数表，仅在没有对内容进行任何篡改且带有相关授权、条件、 限制和声明的情况下才允许复制。 在复制信息的过程中对内容的篡改是非法的、 欺诈性商业 行为。TI 对此类篡改过的文件不承担任何责任。第三方的信息可能遵照另外的规则。 在转售 TI 的产品或服务时， 如果对产品或服务参数有不同或夸大描述， 则会失去相关TI 产品或服务的明示或暗示授权，且这是违法的、欺诈性商业行为。TI 对任何此类虚假陈述 不承担责任或法律义务。 TI 产品未被授权用于当 TI 产品出现问题时可能会引起严重的人身伤害或死亡的、 有严 格安全限制的应用(比如生活用品)，除非政府执行了一项管理此种应用的协议。客户一旦 购买就表示有足够的能力处理其应用的安全问题和可能产生的后果， 认可并同意对关于其产 品所有法定的、规范的、安全方面的要求负责，对在此类有严格安全限制的应用上使用任何 TI 产品负责，尽管关于应用的任何信息或支持都可能由 TI 提供。而且，因在这样有严格安 全限制的应用上使用 TI 产品而产生的任何损失，购买者必须全价赔偿 TI 及其代理人。 除非 TI 产品由 TI 特别指定用于军事用途或“增强型塑料”，否则 TI 产品不适用于军 事或航空的应用或环境。只有 TI 特别指定用于军事用途的产品才符合军事的具体标准。客 户一旦购买就认可和同意了自行承担使用任何这种未被指定用于军事的 TI 产品的风险，并 且对这种用法的所有合法的、规范的要求承担责任。 除非某种具体的 TI 产品由 TI 指定且符合 ISO/TS 16949 的要求， 否则 TI 产品不适用于 汽车的应用或环境。 客户一旦购买就认可和同意如果在汽车应用中使用任何非指定产品， TI 对任何达不到此种要求的情况不负责任。 可以访问以下 URL 地址以获取有关其它 TI 产品和应用解决方案的信息: 产品 应用 放大器 amplifier.ti.com 音频 www.ti.com/audio 数据转换器 dataconverter.ti.com 汽车 www.ti.com/automotive DSP dsp.ti.com 宽带 www.ti. com/broadband 时钟计时 www.ti.com/clocks 数字控制 www.ti.com/digitalcontrol 接口 interface.ti.com 医疗 www.ti.com/medical 逻辑 logic.ti.com 军事 www.ti.com/military 功率 Mgmt power.ti.com 光纤网络 www.ti.com/opticalnetwork 微控制器 microcontroller.ti.com 安全 www.ti.com/security RFID www.ti-rfid.com 电话 www.ti.com/telephony RF/IF 及 ZigBee 解决方案 www.ti.com/lprf 视频与成像 www.ti.com/video 无线 www.ti.com/wireless 邮寄地址:Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas ,Texas 75265 Copyright 2008, Texas Instruments Incorporated 版权声明 郑州新双恒信息技术有限公司拥有本译文的版权。 本译文免费供大家一起学习交流。 译 文出现的错误及误差，您可以通过以下方式联系本公司，我们将非常感谢。欢迎在网络上转 载本译文，但必须保证本译文的完整，否则本公司不承担任何后果。如果你在转载的时候， 需要对本译文进行修改或重新编辑，请征得本公司的同意。谢谢～ 网址: QQ 群:83028739 本TXT由“文库宝”下载:本文由无线是未来贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 CC2400,CC2420,CC2430,CC2431 和 CC2480 的折叠偶 极子天线 G. E. Jonsrud 1,关键字 ? ? ? ? 辐射模式 视线范围 CC2400 CC2420 ? ? ? ? CC2430 CC2431 CC2480 折叠偶极子 2,简介 该应用说明描述了 CC2400, CC2420,CC2430,CC2431 和 CC2480 折 叠偶极子天线的设计.CC2400 是一个 真正的单芯片,一般用于 2.4GHz 的 SRD 频带收发器,数据率可达 1 Mbps. CC2420 是一个真正的单芯片 RF 收发 器,用于工作在 2.4GHz 的 SRD 频带的低 功耗无线网络,与 ZigBee/IEEE 802.15.4 标准兼容.CC2430 是一个真 正的 SoC,结合了 CC2420 和一个单周期 的 8051 微控制器.CC2431 是带有定位 引擎的 CC2430.CC2480 是一个低成 本,低功耗的 Z-Accel ZigBee 处理 器,经过最小的开发努力就能实现完全 的 ZigBee 功能. 该应 用 说 明 所 描 述 的 设 计 基 于 CC2400,但是它可以调谐天线阻抗,因 此它可以用于 CC2420,CC2430, CC2431 和 CC2480.通过调整穿过 RF 引 脚的电感的值可以完成调谐. RF 前端包括三个引脚连接.两个 引脚作为差分接口被 LNA 和 PA 共享.第 三个引脚改变电平,来给 PA 提供传输 期间的电源和 LNA 接收期间接地.差分 接口提供了可用电源电压以及较少的地 面寄生电容. 描述了天线的设计标准和设计程 序.还包括测试结果,以及巴伦天线测 试和 单 极 子 天 线 解 决 方 案 的 比 较 . Gerber 文 件 和 图 表 可 以 从 www.ti.com/lpw 下载. SWRA093D 1/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 目录 1,关键字„„ 1 2,简介„„ 1 3,缩略语„„ 3 4,设计标准„„ 4 5,设计描述„„ 4 6,图表和布局„„ 5 7,调谐„„ 8 8,测试结果„„ 10 8.1 结果摘要„„13 9,结论„„ 13 10,附录 A—辐射图„„ 14 11,文件历史„„ 26 SWRA093D 2/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 3,缩略语 CC243x CC2480 DC EB EIRP EM CC2400EM FCC FR4 FSK ISM LNA PA PCB RBW RF RFC SMA SRD VBW CC2430 和 CC2431 Z-Accel ZigBee 处理器 直流电 评估板 有效全向辐射功率 电磁 CC2400 评估模块 美国联邦通讯委员会 常见的 PCB 材料 频移键控 工业科学医疗 低噪声放大器 功率放大器 印刷电路板 分辨率带宽 无线电频率 射频扼流 通用射频连接器 短程装置 视频带宽 SWRA093D 3/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 4,设计标准 下面的设计标准对天线设计是很重要的: CC2400 的最佳负载阻抗为 110 + j130 欧姆,差分 RF 引脚和 TXRX_switch 引脚之间的 DC 连接 TXRX_switch 引脚与 RF 分离 少数组件 可制造性 低杂散发射 低损失 全向性 最佳终端阻抗是内部 LNA 最佳源阻抗和内部 PA 最佳负载之间的权衡.在接收模式时 TXRX_switch 引脚电平是 0V,为 LNA 提供接地,在传输模式时 TXRX_switch 引脚电平是 1.8V, 为 PA 提供所需的电源电压.这个引脚应该通过旁路电容和(或)一系列电感(RFC),和 RF 信号分离开来. 波长比较短的电动天线往往在调谐网络时对组件变化很敏感.电动小天线可能导致收益 问题或需要单独调谐. 在 2.4GHz SRD 频带操作时要特别注意谐波水平.第二次和第三次谐波都将属于 FCC15 部 分定义的限制频带. 在典型 SRD 应用中,希望所有方向的天线范围是等同的,即该天线是全向的. 折叠偶极子是很有吸引力的,因为它的高阻抗使得它很容易和 CC2400 的最佳阻抗相匹配. 半波长折叠偶极子的理论阻抗是 292 欧姆.旁路电感在实际部分降低时应该提供最佳负载阻 抗的感应部分.折叠偶极子是一个金属环,提供 RF 引脚之间的 DC 连接.此外,天线的中间 点是虚接地的,这意味着可以不必影响天线性能就能连接到 TXRX_switch 引脚.折叠偶极子 是一个共振结构,应该对组件变化不太敏感,并提供低损失.正常平面的天线的折叠偶极子 的辐射模式是全向的. 5,设计描述 进行初始调查以检查设计的可行性,采用 Smith 图表来实现.在 Smith 图表上绘制 292 欧姆,并增加 15 nH 旁路电感,获得 115 + j141 欧姆. CC2400EM 参考设计被选择为设计的基础.CC2400EM 是一个无线电模块,带有巴伦和一个 SMA 连接.巴伦和 SMA 连接目的是与 50 欧姆的不平衡设备共同工作,比如 1/4 波长天线和大 多数 RF 仪器. 天线作为布局的一部分装在 PCB 上.天线被放置在相对接近 CC2480 的地方以保持设计的 紧凑. SWRA093D 4/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 天线的设计在布局完成之前进行模拟.天线通过一个 EM 模拟器来设计,匹配电路的模拟 通过一个线性模拟器和 EM 模拟器的 S-参数. 模拟的第一步是在一个 RF4 PCB 上设计一个折叠偶极子,在 CC2400EM 相同尺寸的接地平 面的前端.调整天线的长度,直到阻抗为 290 欧姆.下一步是给旁路电感增加带有衬垫的供 给线,给天线的虚接地点增加传输线,以便于 TXRX switch 引脚有 DC 连接.TXRX switch 引 脚的传输线在模拟期间接地,并给一系列电感装有衬垫.电感衬垫定义为接口,方便它在下 面的 S-参数模拟中模拟不同的电感.因为 PCB 材料和接地平面,天线比理论的半波长天线短. 最后,电感的值通过线性模拟器,天线模拟的 S-参数和电感的 S-参数来决定. 6,图表和布局 图 1 展示了带有折叠偶极子天线的 CC2400EM 图表.图 2 展示了板的布局.天线的距离和 天线背后的接地平面扩展是关键参数.如果 PCB 比 CC2400EM 板宽,接地平面,组件和布线应 该脱离天线的终点. SWRA093D 5/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 图 1:带折叠偶极子天线的 CC2400EM 原理图 SWRA093D 6/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 图 2:带折叠偶极子的 CC2400EM 布局 SWRA093D 7/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 7,调谐 图 1 中的图表展示了为 CC2400 匹配天线时的推荐组件值.由于 CC2420,CC243x 和 CC2480 最佳阻抗是不同于 CC2400 的,因此当给这些部分安装天线时需要调谐匹配电感 (L62)的值来获得最佳性能.CC2420,CC243x 和 CC2480 的最佳负载阻抗在数据手册中给定. 接地平面的大小,板的封装和天线附近的物体也会影响性能.因此,在调谐时把天线安装在 要使用的环境下是很重要的.还可能需要调整天线的长度以获得最佳性能.天线的长度将影 响共振的频率.接地平面的大小实现与参考设计不同,并且封装将最有可能要求天线长度有 微小的不同,以保证 2.4GHz ISM 频带的最佳性能.要找到最佳长度,可以使用带有整个频 带的载波的测试软件.使用最高频谱分析器来测量辐射功率,这将确定最佳频率.如果最高 辐射频率太低,天线可以稍微短些,如果辐射最大值处于一个很高的频率,天线应该长一些. 天线长度的调整可以使用锋利的小刀和焊接铜带或一根小的金属线来完成. 调整 L62 值的目的是使输出功率最大化,同时保持良好的频谱特性.图 3 展示了 CC2400 配置为以 1 Mbps 不断发送随机数据时的频谱.它通过一个电缆在频谱分析器和 CC2400EM 之 间测量.电缆和仪器是 50 欧姆,与 CC2400EM 有良好的阻抗匹配.图 3 还说明了如何判断一 个良好的频谱.标记测量峰值功率水平和首次空值之间的差异.它应该至少为 25dB,典型是 28dB,传输中没有降级.频率的差异是 760 kHz.测量 100 kHz RBW 和 100 kHz VBW 是很重 要的.测量无线应用平均法也是一个优势.(注意:绘制时使用 RBW 和 VBW 不同的设置) 图 3:CC2400 在 1 Mbps 的参考波谱 SWRA093D 8/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 图 4 展示了不好的匹配会降低输出频谱.它的测量通过使用连接到频谱分析器的一个天 线来获得.CC2400EM 的测试不使用连接天线,即 SMA 连接器保持打开.在这种情况下, 当天线从 EM 上移走时,由于开路发生不匹配.因为频谱降低,即使在很短的距离也会导致 传输丢失.接收水平是足够的,但是 FSK 信号因为降级太多而不能解调. 图 4:不好的波谱的例子.天线从 EM 移走 图 5 展示了调谐的设置.它包括一个安装在铜片上的鞭天线,连接到一个频谱分析器. 铜片并不是必须的,它用来使设置稳固.为了实现可靠的测量结果,在要测试的 CC2400EM 上安装 CC2400EB,放置在铜片三个不同的位置.在三个不同的位置读取鞭天线的接收功率, 平均值用来比较不同的配置.天线的调谐在实验室中进行,不需要吸收器或天线特征的其 它功能.平均测量位置的微小变化是很重要的,因为反射,接收水平可能有显著的变化. 当进行功率测量时,RBW 设置为 2 MHz,宽度为 3.8 MHz,平均值设置为 50.频谱检查使用 RBW = VBW = 100 kHz.电感值逐步上升和下降,并记录平均功率水平以及频谱首次空值的 深度. SWRA093D 9/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 图 5:调谐设置 8,测试结果 测试折叠偶极子天线,并和装在 Chipcon CC24XXDK 开发套件上的鞭天线相比较. 在无回声室测试了辐射模式.所有的辐射模式包含在附录中.带有扫描的纵向和横向的 偏振测量在 3 个平面上完成.CC2400 的输出功率设计为 0 dBm,测量被校准以说明 EIRP. 当 EB 与 xy 平面平行,鞭天线(图 6)有一个纵向的方向.这就是为什么绘制纵向偏振时增 益是最高值.折叠偶极子(图 7)有一个横向的方向,绘制横向偏振时增益是最高值.带有天 线的 EB 的位置如图 8,图 9 和图 10 所示. SWRA093D 10/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 图 6: 带鞭天线的 CC2400EM 的 EB 图 7: 带折叠偶极子的 CC2400EM 的 EB SWRA093D 11/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 图 9:定向天线,EM 和 EB 在 xy 平面的扫描 图 9:定向天线,EM 和 EB 在 xz 平面的扫描 SWRA093D 12/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 图 10:定向天线,EM 和 EB 在 yz 平面的扫描 8.1 结果摘要 表 1 展示了关于两个设计的结果摘要.即带有巴伦和鞭天线的 CC2400EM,以及带有 折叠偶极子的 CC2400EM. 天线 增益 全向性 谐波(FCC 15部分, req. max. 54 dB V/m) 元件 包括匹配网络的大小 CC2400 室外视线范围 + 1.9 dBi 最好情况,6 dB dip 2 :52.8 3 :49.4 离散巴仑需要 4 电感器和 4 电容器 没有天线: 8 mm X 4 mm 212 米 表 1:结果摘要 rd nd 鞭形 折叠偶极子 + 0.3 dBi 最好情况,16 dB dip 2 :52.0 3 :51.3 需要 2 个电感 天线和匹配: 47 mm X 9 mm 157 米 rd nd 9,结论 折叠偶极子是一个便宜的,一个巴伦和单端天线的区别代替物. SWRA093D 13/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 10,附录 A—辐射图 SWRA093D 14/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 15/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 16/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 17/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 18/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 19/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 20/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 21/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 22/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 23/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 24/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 SWRA093D 25/27 郑州新双恒(www.zigbee-sh.cn)译 应用说明 AN040 11,文件历史 修订版 SWRA093D SWRA093C SWRA093B SWRA093A SWRA093 2008-04-04 2008-02-28 2007-01-08 2007-10-23 2006-01-09 日期 描述/更改 把 CCZACC06 重新命名为 CC2480. 为 CCZACC06 添加了参考. 纠正了 CC2400.的最适宜的阻抗. 添加了有关调谐的其他说明. 初始版本. SWRA093D 26/27 重要声明 德州仪器公司及其子公司有权在不经过通知的情况下,随时对其产品和服务进行更正, 修改,增强,改进或其它更改,并有权随时停止提供某种产品或服务.客户应在预定产品之 前获得最新相关信息,并证实该信息是最新的,完整的.所有的产品的销售均遵循在订单确 认时提供的 TI 销售条款和条件. TI 保证其所售硬件产品的性能符合 TI 标准保修的适用规范.仅在保修期内,且 TI 认为 必要时才会使用测试及其它质量控制技术.除非政府做了硬性规定,否则不必要测试每一种 产品的各个参数. TI 不承担应用帮助或客户产品设计的义务.客户应对其使用 TI 组件的产品和应用负责. 为了使客户产品和应用的相关风险降至最低,客户应有足够的设计和操作安全措施. TI 不对任何 TI 专利权,版权,屏蔽作品权或其它与使用了 TI 产品或服务的组合设备, 机器,流程相关的 TI 知识产权中授予的直接或隐含权限做出任何保证或解释.由 TI 发布的 关于第三方产品或服务的信息不能构成从 TI 获得使用这些产品或服务的许可,保证或认可. 要使用这些信息可能需要获得第三方的关于专利或其它知识产权的许可,或是从 TI 获得关于 TI 专利或其它知识产权的许可. 对于 TI 的数据手册或参数表,仅在没有对内容进行任何篡改且带有相关授权,条件, 限制和声明的情况下才允许复制.在复制信息的过程中对内容的篡改是非法的,欺诈性商业 行为.TI 对此类篡改过的文件不承担任何责任.第三方的信息可能遵照另外的规则. 在转售 TI 的产品或服务时,如果对产品或服务参数有不同或夸大描述,则会失去相关 TI 产品或服务的明示或暗示授权,且这是违法的,欺诈性商业行为.TI 对任何此类虚假陈 述不承担责任或法律义务. TI 产品未被授权用于当 TI 产品出现问题时可能会引起严重的人身伤害或死亡的,有严 格安全限制的应用(比如生活用品),除非政府执行了一项管理此种应用的协议.客户一旦 购买就表示有足够的能力处理其应用的安全问题和可能产生的后果,认可并同意对关于其产 品所有法定的,规范的,安全方面的要求负责,对在此类有严格安全限制的应用上使用任何 TI 产品负责,尽管关于应用的任何信息或支持都可能由 TI 提供.而且,因在这样有严格安 全限制的应用上使用 TI 产品而产生的任何损失,购买者必须全价赔偿 TI 及其代理人. 除非 TI 产品由 TI 特别指定用于军事用途或"增强型塑料",否则 TI 产品不适用于军 事或航空的应用或环境.只有 TI 特别指定用于军事用途的产品才符合军事的具体标准.客 户一旦购买就认可和同意了自行承担使用任何这种未被指定用于军事的 TI 产品的风险,并且 对这种用法的所有合法的,规范的要求承担责任. 除非某种具体的 TI 产品由 TI 指定且符合 ISO/TS 16949 的要求,否则 TI 产品不适用于 汽车的应用或环境.客户一旦购买就认可和同意如果在汽车应用中使用任何非指定产品,TI 对任何达不到此种要求的情况不负责任. 可以访问以下 URL 地址以获取有关其它 TI 产品和应用解决方案的信息: 产品 应用 放大器 amplifier.ti.com 音频 www.ti.com/audio 数据转换器 dataconverter.ti.com 汽车 www.ti.com/automotive DSP dsp.ti.com 宽带 www.ti. com/broadband 时钟计时 www.ti.com/clocks 数字控制 www.ti.com/digitalcontrol 接口 interface.ti.com 医疗 www.ti.com/medical 逻辑 logic.ti.com 军事 www.ti.com/military 功率 Mgmt power.ti.com 光纤网络 www.ti.com/opticalnetwork 微控制器 microcontroller.ti.com 安全 www.ti.com/security RFID www.ti-rfid.com 电话 www.ti.com/telephony RF/IF 及 ZigBee 解决方案 www.ti.com/lprf 视频与成像 www.ti.com/video 无线 www.ti.com/wireless 邮寄地址:Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas ,Texas 75265 Copyright 2008, Texas Instruments Incorporated 版权声明 郑州新双恒信息技术有限公司拥有本译文的版权. 本译文免费供大家一起学习交流. 译 文出现的错误及误差,您可以通过以下方式联系本公司,我们将非常感谢.欢迎在网络上转 载 本译文,但必须保证本译文的完整,否则本公司不承担任何后果.如果你在转载的时候, 需要 对本译文进行修改或重新编辑,请征得本公司的同意.谢谢! 网址: 本TXT由“文库宝”下载: