1. 引 言

　　隨著移動運營商要求的提高，光纖直放站都需要有監(jiān)控功能。因此，模塊在原有基礎上，增加了FSK通信功能，可方便直放站系統(tǒng)的監(jiān)控數據傳輸。本文講述了一款基于射頻收發(fā)芯片CC1000的FSK數據通信系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)。

　　2. 光模塊工作原理

　　直放站天線收到的上行信號經過放大器將其調整到一定的電平，送入光發(fā)送端機，射頻光傳輸模塊(以下簡稱為光模塊)把上行信號和經過FSK調制的監(jiān)控信號一起進行光調制，并通過光纖進行傳輸。在收端光接收機將光信號轉化成相應的電信號，送至基站。監(jiān)控信號通過濾波器選頻從上行信號中分離出來，再通過FSK解調還原成數字信號;同理，由基站來的下行信號，送至光模塊進行光調制，并通過光纖進行傳輸。在收端光接收機將光信號轉化成相應的電信號，該信號經直放站放大器變?yōu)樗璧墓β孰娖叫盘?，并通過雙工環(huán)型器由天線發(fā)射出去，從而構成由光纖作為傳輸介質的直放站系統(tǒng)。其結構如圖1所示。

　　3. FSK 電路設計

　　3.1 FSK 技術

　　FSK即"頻移鍵控"，它的英譯為"Frequency Shift Keying"。二進制移頻鍵控記為2FSK。

　　它是數據通信中使用較早的一種通信方式。由于這種調制解調方式容易實現(xiàn)，抗噪聲和抗衰減性能較強，因此在中低速數據傳輸通信系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應用。根據國際電報和電話咨詢委員會(ITU-T)的建議傳輸速率低于1200波特以下的設備一般采用FSK方式傳輸數據。在衰落信道(短波通信)中傳輸數據。

　　FSK調制信號的產生的工作原理是用載波的頻率變化來傳送數字消息。在2FSK中載波頻率隨著調制信號1和0而變化，1對應f 1，0對應f 2即：

　　其中： 1 w = 1 2π f ， 2 w = 2 2π f 。

　　二進制里只有兩個數0和1，傳送1的時候用一種頻率，傳送0的時候用另一種頻率，這就是FSK的實質。

　　3.2 硬件電路設計

　　在此設計中采用的是無線FSK收發(fā)芯片，但采用光纖傳輸的方式，因為光纖傳輸受外界影響小，并且在傳輸過程中光損小，傳輸距離遠遠大于無線傳輸距離。由于無線收發(fā)芯片的種類和數量比較多，選擇無線收發(fā)芯片時應考慮需要以下幾點因素：功耗、發(fā)射功率、接收靈敏度、收發(fā)芯片所需的外圍元件數量和芯片成本等。CC1000是基于ChipcON公司的SmartRF技術制造的可編程、半雙工超高頻單片收發(fā)器芯片, 它主要是為315、433、868和915MHz的ISM和SRD設備所設計，可以編程工作在300～1000MHz范圍之間的任一頻率上。同時其靈敏度可達-109dBm , 可編程輸出功率-20 ～10 dBm ,FSK調制數據率最高可達76.8kBaud ,可在2.7～3.3V低電源工作，具有250Hz步長可編程頻率能力，適用于跳頻協(xié)議。主要工作參數都能通過串行總線接口編程改變，使用非常靈活。

　　在此設計中在本系統(tǒng)中對CC1000 的性能要求如下：

　　① 調制速率：9.6Kbps② 編碼方式：NRZ 碼③ 傳輸模式：異步傳輸 UART 模式④ 頻率設置：發(fā)射中心頻率 433.916MHz，“1” 433.948MHz “0” 433.884MHz接收本征頻率 433.766 MHz⑤ 調制頻偏：±32KHz⑥ 載頻頻率穩(wěn)定度：±25ppm(即±10KHz)⑦ 接收靈敏度：≤-90dBmMCU與CC1000 的硬件接口電路如圖2 所示。MCU使用3 個輸出管腳用于接口(PDATA、PCLK、PALE)，PDATA 必須是雙向管腳用來讀回數據，另一個雙向管腳用于待發(fā)送的數據DIO 和接收數據，提供數據定時的DCLK 應與微控器輸入端相連，本文中CC1000 采用異步傳輸UART 模式，DIO 用于數據輸入與MCU 串口TX 連接，DCLK 用于數據輸出，與MCU 串口RX 連接。其余管腳能用來監(jiān)視LOCK 信號在管腳CHP_OUT，當PLL 鎖定時該信號為邏輯高電平。當使用一個外接終端電阻時，RSSI(接收信號強度指示)電壓能通過A/D 測量出，可以檢測接收信號強度。在設計印制電路板時應注意：要求使用雙面PCB 板，地平面放在底層以減少射頻信號的輻射和串擾，接地管腳應使用單獨的過孔，盡量靠近封裝管腳接地，去耦電容也應盡量靠近電源腳放置，并通過單獨的過孔與接地層相連，外圍元件越小越好最好使用表面固定裝置。

　　4. 軟件設計

　　整體系統(tǒng)數據的發(fā)射和接收如框圖 3 所示。MCU 通過串口0 把上位機的數據存儲，組幀后，由串口1 傳給CC1000，通過射頻發(fā)射機傳出，遠端MCU 依據接收到的數據，做出相應的處理，并重新組幀，傳給近端的上位機。