射頻（RF）組件的尺寸，重量，功率和成本的降低在滿足行業要求方面變得越來越重要。特別是遙測，數據采集，環境傳感器，野生動物傳感器以及其他遠程或無人應用需要使用一開始設計的無線電一次性或短時間的小型，低功耗和低成本的僅發送數據鏈路 - 使用。更重要的是，這些短壽命系統通常放置在最惡劣的環境中，這些環境受到熱，冷，沖擊，振動甚至ESD，EMI，RFI和太陽耀斑的影響。

設計這些鏈接的方式與具有相當精心設計的生命周期的典型產品不同。可靠性，巧妙的低功耗技術和小型化通常是必不可少的元素。在某些應用中，將使用和部署數百或數千個這些專用鏈路，因此成本也是一個驅動因素。

本文著眼于與一次性發射機無線電設計相關的問題。檢查協議，調制，發射功率電平和操作的選擇，以及對這些類型的設計有用的一些部件和技術。在這個由3部分組成的系列文章的第1部分中，我們將介紹低成本的AM和OOK技術，這些技術相對簡單，但仍然使用低功耗，窄帶提供可靠的操作，用于單向，僅傳輸功能。在第2部分中，我們將研究相應的FM和PSK窄帶解決方案和部件。最后，在第3部分中，我們將研究將單片機與無線電一起嵌入以實現更高性能水平的單芯片無線電收發器。這里引用的所有部件，數據表，教程，開發套件和培訓都可以在Digi-Key網站上找到。

單向通信

數據采集設備需要： 1）記錄并存儲累積的數據，以便以后上傳; 2）在指定的時間片處立即報告，或3）在事件發生時報告。 （有時它們必須滿足這些要求中的一個以上。）例如，用于天氣監測的簡單環境傳感器可以很容易地連接到氣球以收集在采集時發送的即時數據。否則，必須恢復每個氣象氣球以收集其數據。

作為另一個例子，考慮一只鳥的手鐲，記錄可用于學習遷移模式的GPS坐標。除非您一直跟蹤鳥類，否則記錄定時或觸發發送的數據是收集信息的最節能和最可靠的方法。

如果同時部署多個單元，則可以分配基于實時的時隙。低功耗，實時時鐘在溫度和時間上非常可靠，低功耗，實時時鐘的報警功能可以允許僅發送電路喚醒并在重復或一次性時提供其有效負載基礎。

所有這一切都假設接收器距離足夠近以便可靠地收集數據。相反，這意味著發射鏈路必須具有足夠的信號強度以切斷任何范圍和/或環境問題。否則，這種成本最低的僅傳輸數據鏈路將無法提供必要的數據。

無線電的類型和調制的選擇對于一次性無線電來說至關重要。大多數部署將部署的大多數應用程序都是成本敏感的，需要很小。這是簡單有用的地方。

簡單的AM或FM發射器成本最低，在第1部分中我們將重點介紹AM解決方案。單晶體管級可用于實現簡單的載波/載波關閉或FSK類型的調制器（圖1）。使用標準的通用部件可以輕松獲得多種公共領域設計。雖然限制在大約10μW的輸出功率（在未許可頻段），但這些可以傳輸相當干凈的信號，用于近距離（100碼左右）的數據采集。

圖1：幾種優質，低成本的單晶體管AM發射器設計屬于公共領域，旨在使用標準的現成產品部分。顯示了兩個例子。

AM調制是最簡單的，只需在數據處于邏輯1時打開發送器即可。載波不必始終保持通信。這種簡單的載波/載波關閉技術可與AM，FM或邊帶一起使用。這也稱為開/關鍵控（OOK）。

雖然單晶體管設計非常小且便宜，但集成無線電芯片也是一種選擇。微型Micrel MICRF113YM6 TR SOT-6針發射器是先進AM無線電發射器芯片的一個例子（圖2）。在內部，這部分包含一個完整的“數據輸入/天線輸出”僅傳輸鏈路。基于ASK調制，該公司QwikRadio發射器系列的成員專注于300至450 MHz UHF免許可頻段和技術，以支持高達20 Kbits/sec的數據速率。

圖2：集成的僅發送AM芯片可以使用極少的外部組件提供小型，低成本和可靠的鏈路。

在1.8到3.6 V的電壓下，邏輯電平信號可以簡單地打開和關閉載波。它還能夠在-40到+ 85°C的溫度范圍內運行，適用于大多數野生動物或遙測發射器，如氣象氣球，海洋傳感器或其他有限范圍的視距數據鏈路。

相應的Qwikradio接收器，如小型SOIC-8引腳MICRF007YM，完成數據鏈接。使用傳統的超外差窄帶接收器，它使用外部晶振或參考時鐘作為其內部本地振蕩器，可以輕松選擇中心頻率。有關這些部件的產品信息頁面（使用提供的鏈接）提供了幾個建議的配對晶體鏈接。

MICRF007YM提供所有檢測后（解調器）數據濾波，因此無需外部基帶濾波器。解調器濾波器帶寬固定為2.5 kHz。使用NRZ波形可以實現高達3.2 kbps的數據速率。其他幾個家庭成員支持高達1 GHz的頻率。

另一個有趣的部分來自Maxim，它還提供小型ASK型RF發射器設備，如MAX7044AKA + T，以支持300-450 MHz-UHF頻段。這里的一個很好的功能是單輸入數據接口，使用1/16晶體頻率的緩沖時鐘輸出信號。這實際上允許任何微控制器實現基本的跳碼序列器。這有助于在低成本，簡單的RF發送鏈路上實現互操作性或抗噪性。

Maxim還提供了針對短距離UHF ASK調制發射機的FCC和ETSI要求的應用筆記。還有一個用于低成本ISM頻段發射機的功率放大器應用筆記。

其他選擇

其他幾家供應商也制作精心設計的AM-和OOK型低成本傳輸部件，占地面積小。少數人專注于ISM頻段的特定頻率。例如，用于418 MHz的8針表面貼裝Linx Technologies TXM-418-LC和用于433 MHz的Linx TXM-433-LR。兩者都是ASK，OOK AM發射器，可在不同的天線負載條件下提供穩定的性能。與413 MHz LC部件的5 Kbits/sec相比，433 MHz LR部件的數據速率最大為10 Kb/sec。 Linx Technologies的5 Kbit/sec TXM-315-LC 315 MHz器件也可提供。

每個實現上的固定頻段允許在不僅僅一個設備附近的一些互操作性。即使在不同頻率下同時操作不同單元也可以使這種方法成為可取的。接收器只是調諧“站”以訪問數據流。

雖然這種方法不如更昂貴和更先進的擴頻技術那么有效，但并非所有設計都需要這種復雜程度。事實上，現代Wi-Fi，藍牙，ZigBee等的更高成本，尺寸和復雜性使得數字無線電芯片成為許多這些一次性設計的不良選擇。

STMicroelectronics的STS1TXQTR是一款速度相當快的500 Kbit/sec數據速率調制器，僅供傳輸使用。這是一個相當復雜的部分，在更大的20引腳QFN封裝中具有許多高級功能（圖3）。

ST部分的一個特別好的特性是具有動態有效載荷的靈活分組長度。這不僅僅是一個簡單的開/關發射器。該部件是一個實際的RF發射器外圍設備，包括GPIO，FIFO，無線電控制，頻率合成等。

圖3：先進的僅發送芯片可以提供相當好的數據速率，高級功能和低功耗模式，但可能會占用更多空間。

在未經許可的UHF頻段內，有幾個子頻段可供這些部分專門支持。這些是150-174MHz，300-348MHz，387-470MHz和779-956MHz。這使得可以非常容易地將多個設備分區以同時或同時操作，只要存在相應的接收器即可。結果，可以支持由外部MCU管理的跳頻。請注意，這是比現代復雜的擴頻無線電提供更慢的速率跳，但它仍然非常有用。

STMicroelectronics STS1TXQTR比我們所看到的6引腳和8引腳部件更大到目前為止，它帶來了更高級別的功能，包括支持128位AES加密。它還支持FM和高斯頻移鍵控（GFSK）調制，它帶來了我們將在本系列的第2部分中討論的其他好處，其中我們將討論用于FM和PSK的一次性發射器。

總之

從監測鳥類遷移模式到從衛星發送科學數據，使用了許多類型的單向RF鏈路，這些應用通常需要一次性無線電。正如本文所討論的那樣，設計工程師在這里有很多選擇，可以使用各種技術，部件性能和功能。每種需求都是不同的，因此應該針對每種設計仔細考慮基于尺寸，功率和成本限制的選項。