愛特梅爾公司 (Atmel Corporation) 的接收器系列產品ATA5723、ATA5724和ATA5728不僅繼承其著名的超高頻 (UHF) 遠程控制接收芯片ATA5743的優點，而且還具有自己的特色。ATA572x系列備有三種型款，針對工業、科學和醫療 (ISM) 頻帶范圍，其中ATA5723的頻帶范圍為313~317 MHz;ATA5724為432~436 MHz;ATA5728為868~870 MHz。該系列器件的RF前端采用愛特梅爾的RF BiCMOS (即UHF6) 工藝制造，并采用小型SSO20封裝，因而非常適合那些應用空間非常寶貴的汽車電子應用，如遙控無匙門禁系統 (RKE) 和輪胎壓力監測系統 (TPMS)。這三種器件的引腳兼容，讓系統設計人員開發一種線路布局即可應用于全球各地的不同解決方案。
圖1 典型的汽車RF應用
圖1所示為愛特梅爾接收芯片所支持的RKE及止動器汽車電子應用。圖中所示為汽車與密鑰卡 (key fob) 間的信息交換。如果駕駛員按下密鑰卡按鈕來開啟車門，其中的微控制器將把授權數據傳送給UHF發送器，由它將數據發送出去。若數據被接收到，接收器將把數據傳給汽車控制單元中的微控制器進行驗證。如果密鑰卡送出的數據與汽車的授權數據相匹配，車門就會打開。發動引擎的止動器應用流程與此類似。本文將重點討論RF數據傳輸，特別是接收器一方。
與ATA5743類似，ATA572x系列接收器具有輪詢 (polling) 功能，可讓微控制器處于待機模式，從而大幅節省系統的電流消耗。在接收模式下，其工作電流消耗約為8 mA。ATA572x系列器件具有高集成度，包括完全集成的中頻 (IF) 濾波器、低相位噪聲的VCO、PLL和環路濾波器，因此接收性能極佳。ATA572x系列(圖2)基于單獨端RF輸入，很適合采用1/4波長天線或用印刷電路實現的回路天線。該系列芯片支持一般應用所要求的典型協議，如曼徹斯特編碼和雙相位 (Bi-phase) 編碼。在下面的討論中將看到，ATA572x系列只需少數外接組件，且無需外接IF濾波器;一般只需10個無源組件、一個晶振和一個RF天線，就可創建接收器電路應用方案。此外，ATA572x系列接收器具有對數式RSSI輸出，因而能確定不同發送器的信號強度，而且分辨率很高。
圖2 ATA572x系列框圖
系統描述
ATA572x系列接收器的RF前端采用低IF超外差電路，將輸入信號轉換成近1 MHz的IF信號，且鏡像干擾抑制能力達到30dB。RF前端由低噪聲放大器 (LNA)、局域振蕩器 (LO)、I/Q混頻器、多相低通濾波器，以及中頻放大器構成。來自LNA的信號經向下混頻 (downmix) 后變成中頻信號，并經完全集成的濾波電路濾波。ATA572x系列接收器的RF前端的準確構造如圖2所示。
電路中的PLL通過一個內置低噪聲LC-VCO (電壓控制振蕩器) 和PLL回路濾波器的全集成綜合器產生混頻器所需的頻率。XTO (晶振) 產生參考頻率fREF (對于868和433 MHz器件，fREF=fXTO/2，對于315 MHz器件，fREF=fXTO/3)。XTO是兩引腳振蕩器，工作于石英晶體的電壓共振頻率，其振蕩信號屬于高電流、低電壓信號。因此，在晶振頻率下，芯片引腳XTAL1和XTAL2上的電壓很小。如圖3所示，晶振應當分別從XTAL1和XTAL2經兩個電容 (CL1和CL2) 接地。這種特殊的晶振結構的負阻振蕩容限一般可達到1,500Ω，因此，對晶振要求不苛刻，有利于避免“停振”問題。由于ATA572x系列的負阻振蕩容限大，因而可選用成本較低的晶振。
圖3 XTO外接元件
內置的LC-VCO生成fVCO，該頻率為混頻器頻率的兩倍或四倍。將VCO頻率二分頻或四分頻，就得到混頻器的I/Q信號 (對于868 MHz器件fLO=fVCO/2;對于433和315 MHz器件fLO= fVCO/4)。這個VCO頻率經128或 64分頻后，也提供予一個相位頻率檢測器，以便與fREF作比較。因此，相位頻率檢測器的輸出要通過集成的回路濾波器，并產生VCO的控制電壓。
圖4 ATA572x和 ATA574 ― 匹配阻抗50Ω
RF接收器ATA572x系列在LNA功率匹配時靈敏度最高。這樣就很容易匹配SAW濾波器和1/4波長天線。圖4為ATA572x系列芯片和 ATA5743芯片用于匹配阻抗為50Ω的應用電路示例。在ATA5743應用電路中，需要5個無源組件來達到最佳靈敏度。該電路必須使用電感L1、電容 C1，以及100pF電容來實現LNA輸入阻抗匹配。為達到最佳靈敏度，LNA的接地連線產生的電感必須通過一個與C3形成共振的電壓共振電路進行補償。電感L3建立LNA接地的直流通道。相對而言，ATA572x系列就簡單些，只需在LNA輸入引腳接上兩個無源組件 (L1和C1) 就可優化靈敏度。
表1所示為ATA5723/24接收器和ATA5743的靈敏度比較。表中是所達到的靈敏度提高。
動態范圍達60 dB的RSSI輸出是ATA572x系列接收器的另一大特點。中頻放大器信號在進入檢波器前經RSSI放大器提升，而且該信號可在輸出引腳取出。RSSI 輸出信號在應用中用來確定處于距接收天線不同位置或距離的不同發送器的信號強度。圖5給出了ATA572x系列接收器RSSI特性曲線，即信號強度 (dBm)與VRSSI的線性圖表。
圖5：RSSI特性曲線
靈敏度降低功能是愛特梅爾接收器系列產品的一個成熟特性。RSSI放大器的輸出電壓在電路內部與一閾值電壓進行比較;該閾值電壓由SENS引腳處的電阻 (Rsens) 數值決定。該電阻必須連接電源 (VS) 或接地。比較器的輸出饋入數字控制邏輯，由該控制邏輯來判斷接收器是工作在低靈敏度狀態，還是工作在最高靈敏度狀態。將Rsens接地，接收器就按最高靈敏度處理信號，連接到Vtt，接收器則降低靈敏度。在實際應用中，利用這個功能就可為RKE應用定義兩種不同的接收距離。
圖6 ATA5723演示板電路 (匹配阻抗50Ω)
圖7 ATA5743演示板電路 (315 MHz器件，匹配阻抗50Ω)
圖6和圖7為愛特梅爾針對ATA5723和ATA5743開發的演示板電路。兩者相比，清楚地看出ATA5723所需的外接組件要少得多，僅 12個，而ATA5743則為20個。外接組件數量之所以減少有兩個原因。首先，與ATA5743相比，ATA572x系列集成了回路濾波器。其次，ATA572x系列中的LNA是直接接地的，不需要任何補償電路。而ATA5743則要求采用一個LC電路才能達到最佳靈敏度。
對于某些應用，鏡像干擾抑制能力一般達到30dB就足夠了。在這種情況下，就不需要用前端SAW濾波器。對于要求較嚴格的應用，就需要用SAW濾波器來實現所需的靈敏度。不帶SAW濾波器時的接收頻響特性如圖8所示。
圖8 窄帶接收頻響
結語
ATA572x系列接收器不僅繼承了ATA5743的優點，如集成中頻濾波器、自輪詢功能、雙向數據接口、降低靈敏度要求的功能、ASK、 FSK、DATA_CLK，以及數字噪聲抑制功能，而且還增加了一些功能特性，如對數RSSI輸出、高集成度，以及更方便的RF匹配。這些功能相結合，使其成為RKE和TPMS汽車電子應用的靈活的接收器產品。