A
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MICRF102 应用说明
1.0 概述
TM
MICRF102 是 Micrel 公司 QwikRatio
300~470MHz ISM 频段，适用于各种无线遥控/数传领域。它是一款真正的单片“数据入，
天线出”发射器，天线调谐在芯片内部完成，无需手工调节；发射功率自动控制；高度集成，
外围元件极少，应用非常简单；稳定性好，性价比优异。
MICRF102 支持幅移键控（ASK）/键控通断（OOK）调制方式，可与各种超再生和超
外差接收器配合使用。数据传输速率可达 20kbps。MICRF102 与 QwikRatio
合使用，能在实现可靠链接的同时，大大的缩短产品研发周期和降低系统成本。
特征
完整的单片 UHF 发射器
300MHz~440MHz ISM 频段
数据速率可达 20kbps
自动天线调谐，无需手工调节
外围元件极少
待机电流极小，小于 0.04μ
FCC 认证，安全可靠
订货信息
型号 工作温度范围 封装形式
MICRF102BM
0~+85℃
1.1 典型应用电路
系列发射器（Transmitter）的成员之一，工作在
TM
系列接收器配
应用
遥控门锁（RKE/GDO）
家电遥控
汽车防盗
家居安防系统
无线数据链接
无线传感
玩具
8-Pin SOIC
ｗｗｗ．ｗｉｓｄｏｍｃｈｉｐ．ｃｏｍ
图 1 典型应用电路
028-85144000
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1.2 引脚定义
图 2 SOP-8 引脚封装
引脚功能
序号 名称 功能
1 PC
2 VDD
3 VSS
4 REFOSC
功率控制输入。该脚电压通常置为 0.15~0.35V
电源输入正端。通过去耦电容接 VSS 端
电源输入负端
时钟基准输入。通过晶振接 VSS，或以 AC 耦合方式输入峰峰
值为 0.5V 的时钟信号。基准频率等于发射频率的 1/32
5 STBY
6 ANTM
7 ANTP
8 ASK
待机模式控制。接 VDD 为发射状态；接 VSS 为待机状态
射频功率输出负端。驱动环路天线低端
射频功率输出正端。驱动环路天线高端
ASK（幅移键控）信号输入
1.3 技术参数
极限工作条件（说明 1）
最大电源电压（VDD）
输入/输出端电压
储存温度范围 ………..…-65℃~+150℃
焊接温度（焊接时间 10s） ……………….…+300℃
ESD 额定值见说明 3
….………………..…+6V
…Vss-0.3V ~V
+0.3V
DD
额定工作条件(说明 2)
电源电压（V
最大电源纹波
PC 端电压范围(V
工作环境温度（T
工作频率范围
DD
）
….….…+4.75~+5.5V
….……….……10mV
…..…150mV~350mV
)
PC
） …………..…0~+85℃
A
…300MHz~470MHz
特性参数
表中参数如无特别声明，均在以下条件测得
4.75V≤V
≤5.5V，V
DD
符号 参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
电源
IQ
ION
I
OFF
待机电流
高电平电流
低电平电流
平均工作电流
=0.35V， TA=25℃，f
PC
<0.5V,
V
STBY
<0.5V 或 V
V
ASK
315MHz，见说明 4
433MHz，见说明 4
315MHz 4 6 mA
433MHz 6 8.5 mA
315MHz，33%占空比
433MHz，33%占空比
=12.1875MHz，STBY＝V
REFOSC
ASK>VDD
-0.5V
。
DD
0.04
μA
6 10.5 mA
8 12 mA
4.7 mA
6.7 mA
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射频/中频部分
P
E
H
OUT
射频输出功率 见说明 4
场强(3m 处) 见说明 5
315MHz 二次谐波
谐波输出，
见说明 10
三次谐波
433MHz 二次谐波
三次谐波
ASK 消光比
变容调节范围 见说明 7
0 dBm
67dB 80dB
-46
-45
-50
-41
μV/m
dBc
dBc
40 52 dBc
3 5 7 pF
参考振荡器部分
参考振荡器输
入阻抗
参考振荡器源
电流
参考振荡器输
入电压
300
6
0.2 0.5 VPP
kΩ
μA
数据/控制部分
V
STBY
校准时间 见说明 8，ASK=High
功放待机/启动
延迟
待机/发射稳定
时间
见说明 9， STBY 电压由低至
高转换，晶振 ESR<20Ω
外部时钟输入（500mVPP）
晶振，ESR<20Ω
最大数据速率 ASK 调制，占空比 50%
使动电压
ASK 输入电平
0.75 V
高电平
低电平
ASK 输入电流 ASK 为 0V 和 5V 时电流
25 ms
6 ms
10 ms
19 ms
20k bps
V
DD
0.75 V
V
DD
0.25 VDD
V
-10 0.1 10 V
说明：
1. 超出极限工作条件可能会损坏器件。
2. 超出额定工作条件时器件性能不能保证
3. 本产品属静电敏感器件，请采取合理的静电防护措施。不要在强静电场附近使用和贮存。
4. 工作电流和发射功率均为 PC（功率控制）端控制电压的函数。提高 PC 端电压可以提高发射功率，但工
作电流也会增大。见图 3
5. 发射功率为在 50 欧等效负载电路下测得。
6. 场强为在距发射模块 TX102-2A 天线 3 米处测得。
7. 可变电容调节范围表征芯片在保证标称发射频率状况下天线元件离散的容忍度。
8. 芯片第一次上电或掉电时，芯片会进入校准模式自动调整天线参数。
9. 脱离待机状态后，芯片需要一段时间初始化参考时钟 REFOSC 和锁相环 PLL。第一个高电平应比初始化
时间长，紧接着的低电平到高电平的跃变才被视为数据调制。
10. 基于 MICRF102 的发射模块 TX102-2A 符合 FCC 15.231 部分有关最高发射强度的规定。
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典型特性曲线
图 3a. 输出功率-控制电压 图 3b. 逻辑 1 耗电流-控制电压
2.0 原理与结构
图4. MICRF102 内部结构
MICRF102 的基本结构如图 4 所示，它由以下几个功能模块组成： UHF 频率合成器
（1,2,3,4,5）、缓冲器（6a/b）、天线调谐器（7）、功率放大器（8）、发射功率偏置控制（9）、
待机控制（10）、可变电容（11）。
频率合成器产生正交输出的射频载波，其中同向信号（I）用于驱动功放，正交信号（Q）
用于比较天线信号相位以实行天线自动调谐。
天线调谐模块检测天线端发射信号的相位，控制可变电容进行天线调谐。
功率控制单元检测天线信号，控制功放偏置电流，以校正发射功率。
内置差分可变电容作为调谐元件，保证发射频率在电源和温度变化时保持稳定。
一个 PCB 环形天线，一个谐振元件和一个电阻分压网络，这就是用 MICRF102 组成一
个完整的遥控发射器所需的所有外围元件。
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3.0 应用信息
设计步骤
MICRF102 发射器设计步骤如下：
1） 根据发射频率选择适当的参考振荡器。
2） 设计 PCB 环形天线
3） 计算天线总的匹配电容
4） 计算串联和并联电容。
5） 设置 PC 端电压来控制发射功率。
参考振荡器选择
根据发射频率计算外置参考振荡器频率。发射频率为参考振荡器频率的 32 倍，即
f
=32×f
TX
REFOSC
参考振荡器频率可由晶振或信号发生器产生。若选择晶振，则其等效串联电阻 ESR 应
不大于 20 欧姆。若用信号发生器，则其幅值应在 200mV~500mV 之间。
PCB
天线设计
PCB 环形天线的电感可由下式决定
L
=0.2×Length×ln（Length/d-1.6）×10
ANT
-9
×k
其中，
Length 为天线长度，单位 mm，
d 为铜带宽度，单位 mm，
k 为频率修正因子，
L
为天线近似电感，单位 H。
ANT
由于寄生参数的影响，实际的电感要比计算值要大一些，可在计算值后加 2nH 修正。
上式只是天线电感的近似算法，实际的天线电感会随 PCB 材料、厚度和接地面的不同而有
所变化，精确的测定可借助于射频网络分析仪。
匹配电容计算
天线匹配电容可由下式计算：
C
=
T
1
4
π
22
Lf
ANT
其中，
C
为总的匹配电容值，单位 F，
T
π值取 3.1416，
f 为载频，单位 Hz，
L
为天线电感，单位 H，
ANT
串/并联电容计算
理想情况下，MICRF102 的串联电容和并联电容具有相同 或非常相近 的容值，可 先给
C
赋值，然后由下式进行计算 CS，反复计算，直到两者相等或非常接近，并可选用精度为
P
5%的标准产品为止。
C
=
s
1
C
1
−
1
()
CC
+
PVART
其中，
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为内置可变电容，单位 F（对 MICRF102，可取其中间值 5pF），
C
VAR
C
为串联电容，单位 F，
S
C
为并联电容，单位 F。
P
天线的尺寸不宜大于参考设计中尺寸，因为天线面积越大，天线环路负载 Q 值越高，
越难实现电容匹配。另外，流入内部变容器的交流电流均方值不要超过 16mA，在天线尺寸
不太大的情况下，并联电容可以吸收掉一部分电流。如果选用更小尺寸的天线，串联电容可
选用 100pF～220pF 的隔直电容器，以保证天线管脚之间没有直流电流。此时并联电容可根
据下式计算：C
发射功率控制
= CP+ C
T
VAR
。
发射场强与天线的效率有关。好的天线设计可在3 米处获得 67dB礦/m～80dB礦/m的场
强。PC 引脚用来设置发射功率，功放 PA 输出端的差分电压随 PC 脚的电压增加而成比例增
加。但在 PC 端电压高于 0.35V 时，由于功放电流受到限制，射频输出功率不再增加。PC
端电压较低时，功耗较低，但射频输出功率和工作距离也会较小。设计时可根据实际应用均
衡考虑。
天线自动调谐
MICRF102 的差分输出适合驱动呈感性负载的环路天线。其输出级含有一个可变电容，
标称值为 5.0pF，可在 3~7pF 之间调节。天线调谐单元监测功放输出端信号的相位，将可变
电容自动设置在正确的容值上以获得谐振。MICRF102 的自动调谐功能，消除了模块生产过
程中的手工调谐工序，也能在使用中自动适应阻抗变化和“触摸”效应。
电源旁路电容
适当的电源旁路是必需的，如果电源纹波过大或去耦电路不合适，发射器频谱中会有较
明显的杂波。建议用一个 4.7µF 和一个 100pF 的电容并联接在 VDD 和 VSS 之间，连线应
尽量短。
输出消隐
当器件初次上电或突然断电时，输出就会自动消隐（关断）。输出消隐是保证 MICRF102
符合 FCC 等发射规定的关键，它使发射只有在频率合成器完全正常工作时才会进行，避免
了无意发射。
4.0 参考设计
该参考设计为 TX102-2A。需要完整的 MICRF102 参考设计文件（如 Gerber 文件等），
请与 Micrel 中国区代理力合科技有限公司（www.tekall.com）联络。参考设计 PCB 如图 6.
图 5. MICRF102 参考设计 图 6.环路天线辐射模式（315MHz）
天线参数
环路天线的参数见表 1
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表 1 天线参数表
人们常认为环路天线方向性较强。实际上小环路天线可获得与偶极天线相近的特性。
图 7 为环路天线的辐射模式图。其中，0º面图像为发射器 PCB 所在平面辐射模式，90º面图
像为 PCB 垂直方向辐射模式。
电源旁路
旁路电容分别选用 C3=4.7μF，C4=0.1μF，C5=100pF。
图 7. 电源旁路
匹配电容计算
315MHz
天线电感计算
其中，天线长度 Length 和铜带宽度 d 单位均为 mm；天线电感 L 单位为 H。
315MHz
天线串联电容计算
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433MHZ
天线参数计算
5.0 封装尺寸
参考文献
Micrel Inc. MICRF102BM QwikRadio
TM
UHF ASK Transmitter， www.micrel.com 2003.7
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