摘要：設計一款抗干擾性強、速率高的無線調制解調器，保證無線測控系統的性能。該系統采用集成了USB2.0接口的C8051F320作控制器，取代傳統的控制器通過中間轉換器與USB接口分立連接的方法，調制與解調方式采用具有良好頻譜和功率特性的GMSK模式，雙頻單極子天線經過平面化處理。仿真與測試結果表明，系統具有良好的功率譜特性和較好的抗干擾性能，數據傳輸速率最高可達64kbps;天線滿足IEEE802.11a、b標準規定的WLAN兩個頻段要求。

引言

　　作為無線測控系統中重要的組成部分，無線調制解調器需要具備高速化、可靠性高、封裝體積小等特性。已有的無線調制解調器解決方案，有的采用頻移鍵控(FSK)方式^[1-2]，其數據傳輸率不高，最高速率分別為20kbps和1.2kbps，而且FSK方式雖然實現容易，抗噪聲與抗衰減的性能較好，但是如果噪聲源固定且與中心頻率相差不大，則對FSK很不利。也有的采用快速移頻鍵控(FFSK/MSK)方式^[3]，其最高數據傳輸速率為4.8kbps;還有采用四時四頻調制(TFSK)方式^[4] ，其信道穩定性較差，通信速率不高(不足600bps)。

　　本文的無線調制解調器采用高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)方式，其已調波相位路徑在MSK的基礎上進一步得到平滑，把MSK信號相位路徑的尖角平滑掉，因此頻譜特性相比FSK、MSK方式更佳，其最高數據傳輸速率可達64kbps;另外，采用的射頻芯片nRF401(見文獻[2])所配置的天線一般是外接式直桿天線，而且采用USB2.0接口設計時增加了一個協議轉換集成芯片FT245AM，不僅使系統成本會增加，而且不適合于小型化封裝。本文設計的印刷雙頻單極子天線不僅可以滿足兩個頻段要求，而且與其它元件一起印刷在電路板上實現集成，不會外露在板外，實現低成本與集成化。仿真與測試結果表明，該無線調制解調器具有良好的功率譜特性和較好的抗干擾性能，完全滿足無線測控系統高速化、高可靠性的要求。

1 無線調制解調器設計

1.1 系統結構

　　如圖1所示，系統工作流程為：需要控制遠程設備時，控制器C8051F320通過USB接口接收上位機送出的基帶信號，并送至GMSK集成芯片FX589進行GMSK調制，然后送給鎖相環74HC4046進行FM調制，實現頻譜搬移，最后經功率放大并送至天線發射。而采集與接收數據的過程正好相反。

1.2 C8051F320控制器

　　C8051F320是新華龍公司提供的單片機，主要特點為：具有高速、流水線結構的8051兼容的微控制器內核;全速、非侵入式的在片調試接口;通用串行總線(USB)功能控制器;八個靈活的端點管道、集成收發器和1K FIFO RAM^[5]。

　　引腳標號除了第4、5腳與主機的USB接口通信外，其它都是與GMSK芯片FX589相連：第1、2腳是數據收發時鐘、第9腳設置接收載波檢測電路的工作模式;第29腳控制發送使能端;第15、16腳進行時鐘分頻值選擇;第11腳是BT 選擇;第25、26腳實現數據的收發，第13腳設置接收鎖相環工作模式。

1.3 GMSK的調制與解調

　　GMSK[6]是MSK的改進型。GMSK的基本原理是讓基帶信號先經過高斯濾波器濾波，使基帶信號形成高斯脈沖之后進行MSK調制，其頻譜特性優于MSK和SFSK。

　　圖3 的FX589引腳中除了第11、16腳是與下一級FM調制解調電路進行數據收發外，其它主要與C8051F320通信。

　　FX589 是CML 公司生產的專用于無線數據傳輸的單片集成同步調制解調器， 其數據發送和接收采用串行方式，使用全雙工或半雙工方式工作，具有很寬的數據速率，其數據速率范圍從4 kbps 到64 kbps，可以通過片端編程實現數據速率和BT 選擇(0.3 或者0.5)。

　　主要引腳為：

　　Xtal(1 腳)：片內晶振輸出端;

　　Xtal/Clock(2 腳)：外接晶體或時鐘輸入端;

　　ClkDivA、ClkDivB(3、4 腳)：時鐘分頻值選擇;

　　RXDCa(6 腳)：設置接收載波電路的工作模式;

　　PLLacq(7 腳)：用于設置接收鎖相環的工作模式;

　　RxFB(10 腳)：接收放大器反饋輸出端;

　　RxSIN(11 腳)：接收信號輸入端;

　　Vss(12 腳)：電源電壓輸入端;

　　BT (15 腳)：BT 選擇端;

　　TxOUT(16 腳)：發送信號輸出端;

　　TxEN(17 腳)：發送使能端，高電平有效;

　　Tx Data(l9 腳)：發送數據輸入端;

　　Rx Dala(20 腳)：接收數據輸出端;

　　Rx CLK(2l 腳)：接收時鐘輸出;

　　Tx CLK(22 腳)：發送時鐘輸出。