許多無線鏈路(如電話和Wi-Fi)都是雙向的,甚至可以是全雙工的。然而,存在許多應用,其中僅傳輸是給定設計和應用所需的全部。這通常會帶來獨特的限制。例如,您的汽車的無鑰匙進入系統需要體積小,功率低,并且傳輸具有足夠發射功率的獨特鍵控信號,以便在各種天氣下可靠。相應的基站通常不受空間限制或功率限制,并保持設計的僅接收部分。
簡單但無效
單獨的晶體管電路可以完全處理RF發射器級(圖1)。它甚至不使用微控制器。機械開關向使用Hartley,Collpits或調諧儲能電路的振蕩器晶體管供電。穩定的AC正弦波形通過簡單的天線輻射。在接收端,調諧電路可以使用簡單的二極管作為檢測器,并恢復按下按鈕的有效信號。這基本上是AM載波ON/載波關閉無線僅發送鏈路。
圖1:最簡單的TX僅AM載波開/載波關閉RF發射器可以使用單個晶體管和一些無源元件構建。
雖然這是一個有用的演示,但這可能不是一個有效的設計。每個TX/RCV對都必須調諧到不同的頻率;否則你只能在任何給定的區域使用一個。從可靠性的角度來看,溫度和元件漂移也會使設計變得很糟糕。
為了有用,在制造過程中可以輕松分配的編碼信號需要在穩定的載波上傳輸。此配套代碼也需要在接收板上輕松設置。
可以使用DIP開關設置邏輯順序AM突發。另外,低成本的單晶體管FM發射器也很容易設計(圖2)。 DTMF或調制解調器音調可以允許簡單的數字通信,而不是載波開/關載波。
圖2:單個晶體管電路還可以創建一個可以通過簡單FSK或DTMF通信的FM發射器。
現在,嵌入式微控制器的成本低于機械式DIP-Switch或邏輯芯片,并提供更好的性能和功能。這意味著它們可以被編程為執行RF TX功能或與處理通信鏈路和協議的芯片接口。
幸運的是,芯片制造商提供了許多滿足不同需求的好選擇。以RF解決方案中的QAM-TX3 AM發射器模塊為例(圖3)。基于SAW諧振器的穩定性,這些緊湊的315或433 MHz通孔,僅發送模塊使用ASK調制,最高可達3 Kbits/sec。
圖3:低成本AM傳輸模塊使用SAW諧振器來提供良好的性能并降低成本。
這些部件的發射范圍高達50米,其發射功率與工作電壓成正比,范圍為3至12 VDC。仍需要從外部定序器或微控制器應用數據。這些模塊允許微型發射器與發射器分離,因為運行發射器只需要簡單的3線接口。
該公司的另一個緊湊型解決方案是FM-RTFQ1-433,這是一種基于FM的發射器模塊系列,可在315,433或868 MHz頻段工作(圖4a)。它們的工作電壓為3至12伏特,視距范圍可達250米(建筑物內,額定值為75米),數據速率高達9.6千比特/秒。
圖4a:基于FM的僅傳輸模塊的站點范圍為250米。
除了FM發射器模塊外,該公司還提供足跡兼容的配對接收器模塊,如RRFQ1和RRFQ2(圖4b)。這些垂直安裝SIP模塊易于插入基站設計中。基站上的插座允許在制造期間設置頻率。
圖4b:僅接收板可以SIP安裝到基站,允許一種設計支持多種頻率。
更多選項
單片變送器解決方案也是一個不錯的選擇,特別是在空間緊張的情況下。其中的領導者是制造MICRF113YM6 TR SOT23-6 QWIKRADIO的Micrel。這些UHF ASK發射器工作在300至450 MHz范圍內,可使用晶體或陶瓷諧振器實現高達20k Kbits/sec的數據速率,電壓低至1.8 V.
這些器件具有功率水平(+ 10dBm進入50歐姆負載)可能超過合規水平,因此您可能需要使用串聯電阻或縮放工作電壓來切斷輸出功率。但是,他們對少量附加組件的需求可以使這些部件在無鑰匙進入和安全系統設計人員中非常受歡迎(圖5)。
圖5:MICRF113可以使用PCB天線,只需很少的元件即可創建穩固的僅發送鏈路。
另一個競爭者是Maxim同樣大小的SOT23-8 8引腳MAX1472AKA + T ASK射頻發射器芯片。這些300至450 MHz器件采用晶體參考鎖相環,以提供更好的穩定性,更快的建立時間,以及基于SAW濾波器的設計更大的調制深度,為50歐姆負載提供+10 dBm輸出功率。 -40至+125攝氏度的擴展溫度范圍使這些零件成為汽車市場的參與者。
更大的(16引腳TSSOP)英飛凌TDK5110是用于433和868 MHz頻段的ASK和FSK發射器。該器件具有完全集成的PLL合成器和高效功率放大器,可節省電流并延長電池壽命。一個很好的功能是該器件具有可編程時鐘分頻器輸出,可用于為本地微控制器供電。這可以通過消除另一個振蕩器和支持組件來減少組件數量。
要獲得高達500 Kbits/sec的數據速率,您可能需要查看Texas Instruments CC115LRTKT ISM發送器。此外,315,433和868 MHz頻段,這些部分還支持915 MHz頻段,并提供FSK,GFSK和OOK類型的調制方案。
采用20引腳VQFN封裝,這些器件具有可編程輸出功率水平,可以達到更高的+12 dBm輸出功率水平,并使用4線SPI接口與主機微通信進行通道配置,數據包控制和數據緩沖。
Silicon Labs SI4010-C2-GT是一款完全集成的無晶體CMOS SoC射頻發射器,內置CIP-51 8051 MCU,采用FSK調制方案,可以達到1200 Kbits/sec的數據速率。 10引腳MSOP封裝部件是該公司的EZRadio芯片之一,工作頻率為27至960 MHz。
這些器件不僅僅是一個無線電發射器(圖6),它還包含一個24 MIP高速內部優化8051內核,可在1或2個時鐘周期內執行70%的功能。此外,該器件還具有128位AES加密引擎,電池監視器,低壓差穩壓器,128位EEPROM,4k字節SRAM,8字節低泄漏,高壓RAM(HVRAM)和12 KB ROM等功能。 。
圖6:集成在此發射器芯片中的眾所周知的嵌入式和增強型8051內核使嵌入式系統設計人員能夠實現具有特定功能的小尺寸。
雖然這些部件可以經濟有效地用于處理簡單的任務,如車庫門開啟器,無鑰匙進入和遠程控制開/關功能,但它們也能很好地處理更安全的應用,如報警系統傳感器,家庭自動化,能量管理和其他需要互操作性和/或加密數據流的應用程序,以使這些設計更具有黑客證據。
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