高保真抗遮挡无线音频传输方案

本方案提出了一种基于TI CC8530高保真无线音频传输芯片的非视距、抗遮挡高保真无线音频传输产品设计思路。CC8530是TI推出的高保真无线音频传输系列芯片CC85xx中的一款,CC85xx具体型号包括CC8520,CC8521,CC8530及CC8531,本方案是针对CC8530提出的改进。CC8530工作在2.4GHz ISM频段。空口速率可以达到5Mbps或者2Mbps。CC8530内置了健壮的无线音频传输协议并且可以控制外置的音频设备。CC8530可以配合外置MCU工作,也可以省去外置MCU。搭配外置MCU的情况下,MCU可以通过SPI接口与其通信。

CC8530工作在2.4GHz频率,由于2.4GHz频率不具备非视距传输能力,在实际工程应用中,CC8530并不能达到很好的传输效果,本方案通过变频技术增强CC8530的传输能力。

如上图所示,本方案选用了Qorvo公司的RFFC2071对CC8530进行频率搬移,将2.4GHz频率搬移到UHF频段如433MHz,UHF频段的无线信号经由射频前端和天线辐射至空间。相对于2.4GHz,UHF频段具备更长的波长,更容易穿透障碍物,因此具备更强的抗遮挡能力、非视距传输能力。

RFFC2071内置了压控振荡器,锁相环及2个混频器,单片机通过RFFC2071的控制接口对其进行配置,包括本振频率,混频器使能等。音频CODEC芯片将采集到的模拟音频信号转换为数字信号,经过CC8530调制后发出,CC8530发出的2.4GHz信号经过RFFC2071其中的一个混频器,发射频率便转换为UHF频段,经过滤波及功率放大后发射至空间;天线感应到的UHF无线信号经过滤波及低噪声放大器之后,送至RFFC2071的另一个混频器,UHF信号便被还原为2.4GHz,供CC8530解调并最终经过音频CODEC还原为模拟音频信号。

射频前端由发射通道及接收通道组成,并由射频开关即RFSW8000进行收发选择。发射通道包括驱动放大器即TQP3M9036、功率放大器即RFPA3800及3个低通滤波器组成,其中的低通滤波器1用于抑制混频后的本振泄露及镜像频率,低通滤波器2、低通滤波器3用于抑制功率放大器产生的高次谐波;接收通道包括TQP3M9036及2个声表滤波器,其中TQP3M9036是低噪声放大器用于提升接收信号的强度,声表滤波器1、声表滤波器2用于频率筛选。

射频前端内部框图如下所示

发射通道:RFFC2071发出的UHF信号首先经过带通滤波器进行频率筛选,滤除镜像频率及本振泄露,然后送至驱动放大器;经过驱动放大器后的UHF信号经过低通滤波器滤除谐波并送至功率放大器进行功率放大器,再次经过低通滤波器滤除谐波并送入射频开关。

接收通道:天线感应到的UHF信号,经过射频开关后送入带通滤波器进行频率筛选,滤除干扰信号,然后送入低噪声放大器提升信噪比,低噪声放大器输出后再次经过带通滤波器,进一步削弱干扰信号。

收发切换:CC8530本身的GPIO可用于射频开关的收发切换。

本方案提出的高保真无线音频输出方案,可广泛应用于KTV、录音棚等布线繁多且遮挡严重的场合,可以极大地方便工程实施。