当前，随着居住和办公环境空间的增长，音频的布线在大型会议室、汽车等场所越来越难以实现，成本越来越高，迫切需要无线传输高质量的音频。cd音质音频的传输速率就达到1.5mbps以上，因此对无线系统提出了更高的带宽和距离要求。

ism 2.4ghz (industrial scientific medical 2.4ghz-2.4835ghz)频段是全球开放的公用频段，具有高带宽和低成本实现的优势。选用具备高带宽特点的ism2.4ghz的传输系统更能适应cd音质音频的传输。而2.4ghz的其他系统，如监牙、wlan等存在成本过高或距离受限等缺点，所以本系统使用了专用的ism音频无线收发芯片nrf24z1。nrf24z1提供了标准的工业音频i2s接口以及s／pdif数字音频接口，使得音频的传输成本大大降低。而且通信速率高达4mbps，实际数据传输率为1.536mbps，保证了48kbps采样率16bit采样的音频无损传输。

1 芯片介绍

nrf24z1是挪威nordic公司推出的cd音质无线数字音频传输收发芯片，工作于ism 2.4ghz频段。该芯片最大输出功率为+0dbm，接收灵敏度为-83dbm。片内集成了pll、时钟控制和恢复模块、tdm qos模块、gfsk模块、i2c接口、spi接口，rf的lna和pa等等，并且片内集成了i2s和s／pdif两种工业音频标准接口。i2s接口可以与各种音频a／d、d／a直接相连，s／pdif则可以与各种环绕立体声设备直接相连。

芯片的射频工作方式是gfsk，高斯频率偏移键控，在点对点的无线通信中，这种方式被广泛采用，误码率较低。

为保证通信低误码率，芯片还采用了qos的服务质量策略。策略包括双向通信机制和应答策略(时分双工)、数据完整性策略和crc检错、自适应跳频、掉线搜索重连策略。

双向通信机制和应答策略可见图1，atx到arx的通信为音频信道，而arx到atx的通信是控制信道。控制信道的信息包括同送信息、寄存器信息以及管脚状态信息等。

qos部分包括数据完整性策略和crc检错，完全通过硬件实现，在音频信道发送的帧里面包括多个包，每个包由rf地址、有效音频数据、若干crc位组成，当接收端收到的packel的crc得到检验后，将会通过控制信道给atx回送信息。若crc检验不正确，则发送端将不正确的一个或若干个包在下一个帧内重传。

自适应跳频是抗干扰的重要手段，本文2.4节中有详细论述。

掉线搜索重连是保障连接可靠性的措施，当连接丢失时发射器自动按照射频图案搜索，每个频道卜搜索一段时间，同理接收器也在每个频道上监听，一旦建立连接则锁定该频道，同时依次按跳频图案顺序跳频。

芯片的初始配置町以由eeprom或者mcu通过spi、i2c接口完成。芯片处于发送模式还是接收模式南mode管脚电平决定。

nrf24zl采用qfn36封装，全部管脚列表可以参考芯片文档，与操作芯片相关的管脚如表1所示。

2 系统组成

2.1 系统组成图

本系统保证数字／模拟音频的“透明”无线传输，即接收板输出到音箱／耳机等的音频信号和音源输人到发射板的音频信号相比无失真。对于数字音频，为满足s／pdif标准的串行数字信号；对于模拟音频，为双声道模拟信号。

本系统组成主要由nrf24zl、ad／da、mcu、rfpa等组成，发送端组成如图2。

接收端组成图如图3。

2.2 系统说明

本系统一路模拟音源从ad采样得来，通过i2s音频接门传输到nrf24z1进行发送，接收端的nrf24z1收到音频数据后时钟恢复出mclk(i2s的主时钟)，同时进行音频的d／a转换和放大，最后通过扬声器输出。

另一路数字音源通过dvd／cd机的同轴／光纤接口取出，并通过s／pdif音频接口传输到nrf24z1发送，接收端的nrf24z1收到音频数据后将音频传输到5.1数字功放音箱。这两路都是实现音频的无损“透明”传输。

图2和图3中的balun结构是射频的双端转单端网络转换结构，由电容电感组成。因为天线是单端，nrf24z1的射频接口是双端平衡输入或者输出，所以需要转换。

射频放大器(rf pa)的作用是能使发射端在处于发射状态时具有较大发射功率，实现较远的传输距离。各部分的工作方式由各自的vdd_pa信号决定。以接收端为例(如图3)，当