作者：Edwin Umali

簡介

歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)已將社會(huì)報(bào)警裝置定義為能使受限區(qū)域內(nèi)遇險(xiǎn)的人發(fā)起呼叫以獲得幫助的，可靠的無線電通信系統(tǒng)。社會(huì)報(bào)警裝置的目標(biāo)用戶是老人和殘疾人。本應(yīng)用筆記將結(jié)合1類社會(huì)報(bào)警裝置的要求，討論ADF7030-1的工作原理和性能。在靈敏度、阻塞和鄰道選擇性(ACP)之間進(jìn)行優(yōu)化和平衡，以滿足1類裝置要求，而不使用額外的表面聲波(SAW)濾波器。

ADF7030-1是一款完全集成的亞GHz級(jí)無線電收發(fā)器，具有功耗低、性能高的特點(diǎn)。該收發(fā)器的設(shè)計(jì)工作頻段為169.4 MHz-169.6 MHz、426 MHz-470 MHz和863 MHz-960 MHz。該收發(fā)器非常適合要求長距離傳輸、網(wǎng)絡(luò)魯棒性和長電池續(xù)航時(shí)間的應(yīng)用。該收發(fā)器符合IEEE 802.15.4g MR-FSK PHY要求，并且在分組和數(shù)據(jù)流模式下，支持專有的2種頻移鍵控(FSK)、2種高斯頻移鍵控(GFSK)、4FSK和4GFSK調(diào)制方案。

該高度可配置的低中頻(IF)接收器支持2.6 kHz至738 kHz范圍內(nèi)的多種接收器通道帶寬，使ADF7030-1能支持超窄帶、窄帶和寬帶通道間隔。這款收發(fā)器適用于符合歐洲ETSI EN 300 220-1、北美FCC、日本ARIB或其他類似地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的電路應(yīng)用。

ETSI EN 300 220-3-1社會(huì)報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)

本節(jié)概述社會(huì)報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)討論相關(guān)要求和參考限值。有關(guān)該標(biāo)準(zhǔn)和各種測量步驟的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考下列文件：

?ETSI EN 300 220-3-1（版本2.1.1）：調(diào)諧標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋低占空比高可靠性設(shè)備和在指定的869.200 MHz至869.250 MHz頻率下運(yùn)行的社會(huì)報(bào)警設(shè)備的基本要求。

?ETSI EN 300 220-1（版本3.1.1）：技術(shù)特性和測量方法。

調(diào)諧標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)到，無線電通信鏈路本身不能確定系統(tǒng)的整體運(yùn)行，有效的無線電通信鏈路對(duì)于構(gòu)建可靠系統(tǒng)至關(guān)重要。該標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求旨在確保無線電通信鏈路的穩(wěn)健性能。

發(fā)射器要求

以下是待測設(shè)備(EUT)處于發(fā)射模式下的技術(shù)要求。

工作頻率與工作通道

分配的頻段為869.20 MHz至869.25 MHz，工作通道寬度(OCW)限值為25 kHz。通道被安排在由OCW和頻帶邊緣形成的光柵中。工作頻率為通道中央值。

有效輻射功率(ERP)

有效輻射功率是在最大場強(qiáng)方向上輻射的功率。對(duì)于帶永久天線連接器的EUT，ERP為傳導(dǎo)輸出功率，為從該連接器測量的功率。然后對(duì)測得值進(jìn)行調(diào)整，以包括天線增益。最大ERP為10 mW或10 dBm。

占空比

占空比為觀察帶寬（即50kHz的工作頻帶）中觀察時(shí)間間隔（通常設(shè)定為1小時(shí)）內(nèi)的累積傳輸持續(xù)時(shí)間所占百分比。在1小時(shí)的觀察期內(nèi)，該限值為0.1％。

鄰道功率(ACP)

ACP是發(fā)射器正常工作時(shí)處于鄰道的附帶功率。鄰道距工作頻率25 kHz，備用鄰道距工作頻率50 kHz。在正常測試條件下，對(duì)于大于20 kHz的OCW，ACP的限值為-37 dBm，備用ACP的限值為-10 dBm。

發(fā)射器頻率誤差

發(fā)射器頻率誤差為測得未調(diào)制載波與額定工作頻率之差。在正常測試條件下，限值為OCW的±10％，等于2.5 kHz。

發(fā)射器瞬態(tài)功率

發(fā)射器瞬態(tài)功率是處于工作通道以外的頻率的功率，是在發(fā)射器開啟和關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的。對(duì)于1 kHz的參考分辨率帶寬(RBW)，若頻率偏移≤400kHz，則峰值限值為0 dBm，若頻率偏移> 400 kHz，峰值限值為-27 dBm。

低電壓條件下的發(fā)射器行為

此要求僅適用于由電池供電的發(fā)射器。低電壓條件下的發(fā)射器行為描述了當(dāng)電池電壓低于下限電壓水平時(shí)，EUT保持其工作頻率且不產(chǎn)生超過任何相關(guān)限值的發(fā)射的能力。電壓低時(shí)可接受的EUT行為如下：

?保持于工作通道中，不超過任何適用限值。

?在不超出任何適用限值的情況下，將ERP降低到雜散發(fā)射限值以下。

?關(guān)機(jī)。

接收器1類要求

本節(jié)描述EUT處于接收模式時(shí)的1類技術(shù)要求。

阻塞

阻塞是EUT在性能下降不超過給定限值的情況下接收有用調(diào)制信號(hào)的能力。導(dǎo)致這種性能下降的原因是，在雜散響應(yīng)或鄰道之外的任何頻率下存在無用的輸入干擾。EUT必須符合阻塞要求。

實(shí)施阻塞測量時(shí)，首先將有用調(diào)制信號(hào)的功率設(shè)為接收器靈敏度水平，或者設(shè)為等式1中的參考水平，以二者中較高者為準(zhǔn)。靈敏度是形成一般性能標(biāo)準(zhǔn)的最小接收功率水平。然后，將有用信號(hào)電平的功率增加3dB。增加無用干擾的功率，直到再次達(dá)到一般性能標(biāo)準(zhǔn)為止。記錄無用干擾的功率。

其中：

Sp 為參考靈敏度水平。

RBkHz 為制造商聲明的接收器帶寬。

一般性能標(biāo)準(zhǔn)是沒有糾錯(cuò)的0.1％誤碼率(BER)，或等式2給出的等效消息成功率。

其中：

p 為單比特誤差的概率。

n 為消息中的比特?cái)?shù)量。

表1提供了偏離額定工作頻率的特定頻率的最小阻塞電平。表中的值表示在不超過有用性能的情況下，無用干擾信號(hào)的最小功率水平。

表1.接收1類阻塞電平

此外，該標(biāo)準(zhǔn)還要求針對(duì)有用信號(hào)，用40 dB增量電平重復(fù)阻塞測試。

鄰道選擇性

鄰道選擇性是接收器在存在無用信號(hào)時(shí)按預(yù)期工作的能力。無用信號(hào)與有用信號(hào)的差別在于OCW的頻差。在頻率偏移以外，鄰道選擇性與阻塞類似。當(dāng)將有用信號(hào)的功率電平設(shè)為高于靈敏度電平3 dB或等式2中的參考電平時(shí)（以較高者為準(zhǔn)），最小鄰道選擇性為-50 dBm。

鄰道飽和度

鄰道飽和度是接收器在有用信道中存在強(qiáng)信號(hào)以及鄰道中存在強(qiáng)信號(hào)時(shí)按預(yù)期工作的能力。鄰道中的信號(hào)頻率與有用信道中的信號(hào)頻率不同，差值等于設(shè)備聲明的鄰道間隔。鄰道飽和度類似于鄰道選擇性，只是有用信號(hào)的功率電平比靈敏度電平或等式2中參考電平（以較高者為準(zhǔn)）高43 dB。最小鄰道飽和度為-20 dBm。

雜散響應(yīng)抑制

雜散響應(yīng)抑制是接收器在可獲得響應(yīng)的任何其他頻率下存在無用未調(diào)制信號(hào)且性能下降不超過給定水平的情況下，檢測有用調(diào)制信號(hào)的能力。有關(guān)定位這些雜散頻率的更多信息，請(qǐng)參閱ETSI EN 300 220-1文檔。除了偏移頻率為雜散頻率之外，雜散響應(yīng)抑制類似于阻塞。最小雜散響應(yīng)抑制為-44 dBm。如果雜散頻率的偏移小于工作頻率的0.1％，則限值放寬25 dB。

高有用信號(hào)電平下的行為

高有用信號(hào)電平下的行為描述了接收器在工作信道中存在強(qiáng)有用信號(hào)時(shí)按預(yù)期工作的能力。高有用信號(hào)電平下的行為類似于靈敏度，只是功率電平增加，直到不再滿足所需的性能標(biāo)準(zhǔn)或達(dá)到指定的測試限值。限值為?10 dBm。

雜散發(fā)射

雜散發(fā)射是雜散域中由設(shè)備或其天線輻射的無用發(fā)射。在發(fā)射模式中，雜散域覆蓋工作通道、相鄰?fù)ǖ篮蛡溆孟噜復(fù)ǖ乐獾乃蓄l率。在接收模式中，雜散域是所有頻率。在正常測試條件下，所有EUT必須符合表2中的發(fā)射限值。

表2.雜散域發(fā)射限值

ADF7030-1配置

在社會(huì)報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求中，在頻率偏移±2 MHz的條件下，接收器阻塞（1類器件為?20）是最難滿足的要求。一種典型的解決方案是在收發(fā)器接收輸入引腳前添加一個(gè)SAW濾波器。然而，如果配置正確，ADF7030-1可以滿足阻塞要求，無需采用SAW濾波器。

針對(duì)1類社會(huì)報(bào)警需求優(yōu)化ADF7030-1的配置，這主要是在阻塞和靈敏度之間進(jìn)行平衡。基于等式1，接收器帶寬的增加會(huì)導(dǎo)致參考靈敏度水平的增加，這也是阻塞測試中的有用信號(hào)的功率水平。對(duì)于相同的接收機(jī)性能標(biāo)準(zhǔn)，較高的有用信號(hào)會(huì)導(dǎo)致較高的無用干擾信號(hào)。可見，ADF7030-1可以通過采用更寬的接收器帶寬來滿足-20 dBm的阻塞要求。

為了減小更寬接收器帶寬的影響，可將ADF7030-1配置為采用更窄的鎖相環(huán)(PLL)濾波器帶寬。此外，降低可編程模擬濾波器的增益，避免模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)飽和。

表3至表5總結(jié)了寄存器需要進(jìn)行的更改。修改PLL_CP和PLL_LF寄存器以降低PLL濾波器帶寬。為了降低ADC之前的模擬濾波器的增益，要修改AFERX_FILT_STG1寄存器。已提供的寄存器值適用于9.6 kbps及更低的數(shù)據(jù)速率。

PLL電荷泵寄存器

地址：0x40004020；復(fù)位：0x00000070；名稱：PLL_CP

表3.PLL_CP位描述

PLL環(huán)路濾波器寄存器

地址：0x40004024；復(fù)位：0x00001C11；名稱：PLL_LF

表4.PLL_LF的位描述

模擬濾波器接收器1級(jí)寄存器

地址：0x40004058；復(fù)位：0x00000000；名稱：AFERX_FILT_STG1

表5.AFERX_FILT_STG1的位描述

性能數(shù)據(jù)

使用三個(gè)EV-ADF70301-868BZ子板，可使ADF7030-1達(dá)到社會(huì)報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)的性能要求。子板與ADuCM3029 EZ-KIT配合使用。表6總結(jié)了五種使用案例。對(duì)于分組配置，每個(gè)分組由8個(gè)字節(jié)的前同步碼、2個(gè)字節(jié)的同步字、14個(gè)字節(jié)的固定有效載荷和2個(gè)字節(jié)的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)組成。用于所有測試的工作頻率(f C)為869.2125 MHz。

表6.869.2125 MHz社會(huì)報(bào)警工作頻率配置

發(fā)射器數(shù)據(jù)

表7.發(fā)射器數(shù)據(jù)