作者:Janine Love
隨著低功率無(wú)線(xiàn)技術(shù)逐漸代替家庭網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化和傳感器系統(tǒng)中原有的有線(xiàn)技術(shù),繼而成為這些應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù),短距離無(wú)線(xiàn)收發(fā)器的重要性就越發(fā)突出了。隨著短距離設(shè)備(SRD)市場(chǎng)的不斷壯大,能夠滿(mǎn)足所有要求的收發(fā)器已經(jīng)不再可能。這些新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師需要考慮器件的折衷以及它們對(duì)鏈路魯棒性和電池壽命的影響。
最近的市場(chǎng)調(diào)查表明,許多領(lǐng)先公司如ADI、AMI半導(dǎo)體、Atmel以及飛思卡爾半導(dǎo)體公司,正在開(kāi)發(fā)和支持工作在工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)領(lǐng)域的SRD收發(fā)器產(chǎn)品(當(dāng)然SRD無(wú)線(xiàn)器件的供應(yīng)商遠(yuǎn)不止這些)。設(shè)計(jì)師可以發(fā)現(xiàn)有許多收發(fā)器可用于家庭、建筑自動(dòng)化、無(wú)線(xiàn)傳感器、告警系統(tǒng)、遙控汽車(chē)應(yīng)用和家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
轉(zhuǎn)向無(wú)線(xiàn)連接
“在為ISM和SRD應(yīng)用設(shè)計(jì)選擇射頻收發(fā)器時(shí)需要重點(diǎn)考慮信號(hào)范圍和鏈接魯棒性。這些特性非常重要,因?yàn)榈偷碾娏鲹p耗和鏈路可靠性是從有線(xiàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換到無(wú)線(xiàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。”ADI公司射頻與無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)品線(xiàn)總監(jiān)Dave Boylan表示。
與大多數(shù)其他射頻器件一樣,SRD收發(fā)器的發(fā)展趨勢(shì)也是一代一代地提高集成度。AMI公司工業(yè)射頻系統(tǒng)架構(gòu)師Craig Christensen和工業(yè)無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品經(jīng)理Paul Pulley表示:“新型收發(fā)器變得越來(lái)越好用,并且具有更多的特性,以逐步改善其多功能性。在許多應(yīng)用中,它們將成為線(xiàn)纜或連線(xiàn)的有力替代品。”
那么SRD收發(fā)器的關(guān)鍵要求是什么呢？它們的主要參數(shù)應(yīng)包括頻率范圍、調(diào)制方式、接收靈敏度、干擾阻塞(圖像抑制)和電流消耗。設(shè)計(jì)師還應(yīng)確保SRD器件能滿(mǎn)足FCC和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織(ETSI)等頒布的標(biāo)準(zhǔn)要求。Boylan認(rèn)為:“ADI的ADF70xx系列收發(fā)器可以提供標(biāo)準(zhǔn)兼容性和系統(tǒng)性能之間的很好折衷效果。”
除了上述的指標(biāo)外還需要考慮其他因素。例如,器件功能集成度的等級(jí)將直接影響易用性,這在設(shè)計(jì)師不精通射頻技術(shù)時(shí)顯得尤為重要。而且通過(guò)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、精簡(jiǎn)材料清單還能滿(mǎn)足成本方面的要求。
舉例來(lái)說(shuō),Atmel公司高級(jí)射頻應(yīng)用工程師 Foster就指出,ATA542x ASK/FSK多通道收發(fā)器芯片集成度非常高,只需要13個(gè)外部無(wú)源器件和1個(gè)晶振。
另外,AMI半導(dǎo)體公司的AMIS-53050不需要微控制器和外部存儲(chǔ)器,可以自行發(fā)射信號(hào),這意味著利用該公司的IP、集成的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、可編程發(fā)送次數(shù)和持續(xù)時(shí)間以及片上內(nèi)存就可以發(fā)射多路傳感器數(shù)據(jù)。
飛思卡爾半導(dǎo)體公司全球行銷(xiāo)與應(yīng)用經(jīng)理Ryan Kelly表示,該公司的設(shè)計(jì)只需要一個(gè)片外天線(xiàn)和晶振。“這可以有效減小尺寸、簡(jiǎn)化電路板設(shè)計(jì)并降低制造成本。”Kelly指出。
待機(jī)模式
在典型的無(wú)線(xiàn)低功耗網(wǎng)絡(luò)中,收發(fā)器大部分時(shí)間處于待機(jī)模式,因此待機(jī)時(shí)的功耗對(duì)于電池壽命來(lái)說(shuō)特別重要。收發(fā)器會(huì)在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔后被喚醒,然后偵聽(tīng)主器件發(fā)出的信號(hào),如果檢查到有效信號(hào)就立即做出響應(yīng),然后再回到待機(jī)狀態(tài)。例如,Atmel ATA542x在關(guān)斷(或深度睡眠)模式下僅消耗不到10nA的電流,在空閑模式(這是無(wú)線(xiàn)信號(hào)剛要激活之前的階段)下的電流是200mA。
設(shè)計(jì)問(wèn)題
由于不太可能開(kāi)發(fā)全定制的器件,因此設(shè)計(jì)師在使用通用收發(fā)器時(shí)必須仔細(xì)衡量性能折衷。
Christensen和Pulley都表示:“同樣重要的是,射頻收發(fā)器供應(yīng)商—特別是芯片或器件供應(yīng)商—在器件操作方面必須兼容適用的官方條例。”
供應(yīng)商們也在努力幫助設(shè)計(jì)師完善他們的SRD系統(tǒng)。許多供應(yīng)商提供參考設(shè)計(jì)/電路板以及技術(shù)支持。此外,ADI公司最近還發(fā)布了SRD Design Studio,這個(gè)套有可以免費(fèi)下載的軟件,能通過(guò)臺(tái)式仿真向SRD系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供幫助。
Janine Love是一名自由撰稿人,她在射頻和微波領(lǐng)域已有2年多的工作經(jīng)歷。她還是RF DesignLine的網(wǎng)站編輯。
