基于TDA5210的868MHz无线接收模块设计

基于TDA5210的868MHz 无线接收模块设计陈良琳（厦门大学计算机系，福建厦门361005）摘要：为解决采用315MHz 或433MHz 频段无线接收模块的系统，干扰源多，接收灵敏度低，设计调试复杂等问题，提出了一种868MHz 无线接收模块的设计方案。

方案中采用英飞凌低功耗单芯片FSK/ASK 超外差无线接收器TDA5210，以及少量的外围分立器件。

通过改善接收模块PCB 中铜箔天线走向，提高接收灵敏度；在接收模块的电源和地的输入端串入磁珠，以减少来自应用系统中晶振等高频器件的噪声干扰。

实验结果表明，基于TDA5210的无线接收模块，设计调试简单，干扰源少，抑制噪声能力强，接收灵敏度高，工作稳定。

关键词：TDA5210；英飞凌；868MHz ；无线接收中图分类号：TN492文献标识码：A文章编号：1674－6236（2011）05-0162-03868MHz wireless receive module design based on TDA5210CHEN Liang -lin（Department of Computer ，Xiamen University ，Xiamen 361005，China ）Abstract ：The appliance system of wireless receive module which works in 315MHz or 433MHz has some problems such as many interference sources ，low receive sensitivity ，complex design and debugging.To solve the problems ，a design of 868MHz wireless receive module was proposed in the 868MHz receive module ，the Infineon low power consumption single chip FSK/ASK superheterodyne receiver TDA5210and few peripheral discrete components were used.The receive sensitivity was increased by improving the layout of PCB antenna.The noise from the crystal in the appliance system was decreased by using the magnetic bead in input terminal of the power and ground.The results indicate that the wireless receive module based on TDA5210is easy to design and debugging ，and has advantages such as few inferference sources ，strong ability of noise reduction ，high receive sensitivity ，and works steadily.Key words ：TDA5210；Infineon ；868MHz ；wireless receive随着无线技术的发展，无线控制应用已经深入各行各业，安防、汽车电子、玩具等随处可见无线遥控的应用。

目前市面上无线遥控产品比较多工作在315MHz 和433MHz 的频段，主要采用ASK 调制方式。

与此同时，在这两个频段上的干扰源也比较多。

特殊行业的产品由于关系到人身安全，对系统的稳定性要求苛刻，需要尽可能地减少同频干扰，比如医疗监控，无线温度采集系统[1]，汽车胎压监测等应用[2]，因此采用868MHz 频段比采用315MHz 和433MHz 频段具有更少的干扰源。

目前市面上能够提供868MHz 无线接收芯片的芯片厂家非常少，英飞凌（Infineon ）公司是少数能够提供868MHz 单芯片接收芯片的厂家。

本设计采用英飞凌TDA5210接收芯片，采用ASK （振幅键控）调制方式，设计简单，易于调试，接收灵敏度高，抗干扰性能强。

1TDA5210接收芯片简介TDA5210是一款低功耗，单芯片FSK/ASK 超外差接无线收芯片，其工作频段为810～870MHz 和400～440MHz ，该芯片集成度高，只需要少量外围器件就可以完成应用，其引脚与英飞凌公司的ASK 接收器TDA5200兼容。

TDA5210芯片内置低噪声放大器（LNA ）、双平衡混合器、压控振荡器（VCO ）、锁相环（PLL ）、晶振、限幅器、锁相环FSK 解调器（PLLFSK demodulator ）、数据滤波器（data filter ）、数据限幅器（data slicer ）、峰值检波器（peak detector ）等电路[3]，同时它还具有自动休眠功能，可以减少电池消耗，适用于对功耗要求比较高的场合。

图1为TDA5210内部框图。

2原理图设计接收模块原理图如图2所示。

由C 1，C 2，L 1，C 3组成的滤波网络，对天线端的无线信号进行匹配，将带宽频率范围内的微弱信号送至LIN 引脚；信号经过芯片内部的LNA （低噪声放大器）放大后，进入MI 引脚与VCO 产生的信号进行混频，将高频信号中的数据信号分离出来，然后经过一个10.7MHz 的陶瓷中频滤波器，再经过内部限幅器LIMITER ，最后信号被一个比较器分离，产生最终的数据电平信号。

收稿日期：2010-11-16稿件编号：201011048作者简介：陈良琳（1980—），男，福建三明人，硕士研究生，工程师。

研究方向：嵌入式系统应用。

电子设计工程Electronic Design Engineering第19卷Vol.19第5期No.52011年3月Mar.2011－162－图3接收模块PCB 实物图Fig.3Actual PCB picture of receive module图1TDA5210内部框图Fig.1Main block diagram ofTDA52103PCB （印刷电路板）设计和器件选型在一般的应用中，为了设计的方便，同时也为了减少系统对无线接收电路的干扰，接收模块都是以独立模块的形式出现，并且其物理尺寸一般比较小，这就要求在进行PCB 布线的时候元器件的排布尽可能紧凑，各个元件之间的走线距离要尽可能短，以降低信号干扰。

另外，天线对于模块的接收效果至关重要，因此在布线的时候，对于在PCB 上的铜箔天线部分，其走线尽可能靠近PCB 板边缘，并且要远离干扰源晶振和中频滤波器，这样可以改善模块的接收效果。

接收模块PCB 实物图如图3所示。

关键器件的参数选择对于无线信号的接收至关重要，因此选择合适参数的器件可以提高接收模块的接收效果，降低噪声。

TDA5210是窄带RF IC ，晶振的偏差和晶振负载电容的不一致都会影响接收灵敏度[4]，建议采用规格为13.40155MHz ，频图2接收模块原理图Fig.2Schematic diagram of receive module陈良琳基于TDA5210的868MHz 无线接收模块设计－163－率偏差为10ppM ，负载电容采用12pF 。

中频滤波器对于接收效果也有很大影响，其主要参数有：中心频率，3dBbandwidth 等，中心频率需采用10.7MHz ；3dB bandwidth 应该选择（150±50kHz ），如果带宽参数选小了，导致在中心频率正常范围内的信号无法通过，影响接收距离，如果带宽选择大了，将产生大量的无线噪声，极端情况下噪声甚至会淹没正常的信号。

另外，天线后端的电容和电感的品质也很重要，建议选择品质比较高的器件品牌。

4硬件调试根据TDA5210内部结构，模块调试可以根据接收信号的走向，用示波器对信号走向中的各个关键点进行信号测量，以判断各个部分的器件电路是否工作正常，调整相应部分的器件参数提高信号的输出强度。

可以依次测试Pin17（LIM ）、Pin 20（SLIN ）、Pin 25（DATA ），各个关键测量点，各个引脚的信号基本波形如图4。

调试过程中发现TDA5210输出解调数据信号的Data 引脚，在空闲状态，会输出大量噪声，这些噪声信号非常不利于主控单片机的接收处理。

经过分析，该噪声是由于主控板中MCU 的晶振或者其他高频元件产生的干扰，这些干扰通过电源和地线串扰至接收板上，因此为解决这个问题可以在接收板的电源和地端各串一个阻值为500Ω的磁珠，用来抑制高频串扰。

图5为加磁珠后信号输出情况。

从图5中可以看出，增加磁珠后，噪声受到抑制，接收效果明显改善。

5无线模块应用5.1系统框图无线智能门禁系统采用基于TDA5210的无线接收模块，如图6所示，系统主控芯片采用飞思卡尔MC68HC908JK8，该单片机具有8K 的可编程Flash 存储器，256字节RAM 片上存储器，2个16位定时器，13路A/D 输入通道，同时具有输入信号捕捉，PWM 输出等功能，在5V 的工作电压下，最大总线频率可以达到8MHz [5]，同时具有很高的电磁兼容性能，适用于对电磁干扰要求比较高的系统。

系统的输入部分包括：接收无线信号输入、按键输入、拨码开关输入、电位器A/D 输入、光电信号输入。

系统的驱动输出部分包括电机驱动输出、灯光驱动输出、指示灯输出。

遥控器端数据编码芯片则采用Microchip HCS301，HCS301是一款基于Keelog 滚动码技术的编码芯片，与固定编码的芯片相比，其具有很高的系统安全性能，非常适用于对安全性要求比较高的场合[6]。

系统存储器采用ATMEL 公司的EEPROM AT24C02芯片。

5.2系统软件设计主控板接收端没有采用Microchip 的keelog 硬件解码芯片HCS512，而是采用软件解码的方式，这样既增加了软件控制的灵活性，又可以减低系统的成本。

从无线接收模块输出的电平脉冲信号，接到单片机的外部中断口，控制程序根据HCS301的数据脉宽电平规格，进行解码。

主控程序根据遥控器发送过来的按键信息，对门进行控制。

AT24C02用于保存学习过的遥控器发射芯片的ID 号码，以保证主控板与遥控器的收发对应关系，一个主控板可以存储多组遥控器的信息，可以根据用户需要，实现一对一或一对多的对应关系。

主控芯片根据拨码开关的状态组合，可以运行于不同的模式。

同时，根据光电信号输入，主控芯片可以检测到门下方是有人或物体通过，避免造成人或物品被误压的事故。