小型，低成本，低功耗無(wú)線電一次性(第2部分)：FM，F(xiàn)SK和PSK

在這一系列的小型，低成本的第1部分，一次性無(wú)線電設(shè)計(jì)，我們看著AM技術(shù)，從單晶體管解決方案，最多被很好地提供可靠的，單向通信集成的SoC。在第2部分，我們考察了一些低成本的解決方案，F(xiàn)M以及相移鍵控(PSK)，頻移鍵控(FSK)，和簡(jiǎn)單的運(yùn)營(yíng)商開(kāi)/關(guān)鍵控(OOK)。所有部件，數(shù)據(jù)表，教程，開(kāi)發(fā)套件。

開(kāi)，關(guān)帶FM

以節(jié)省電力，并保持氣道清晰，F(xiàn)M廣播芯片可以用作載體上，載波關(guān)閉來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。就像一個(gè)框UART數(shù)據(jù)包，由于沒(méi)有信號(hào)的無(wú)效狀態(tài)和信號(hào)的存在開(kāi)始一個(gè)起始位。此后，每個(gè)位的位置是由活性的載體或無(wú)載體的持續(xù)時(shí)間來(lái)表示。這個(gè)異步技術(shù)可以很好地工作并且由于發(fā)送信號(hào)不需要用于關(guān)時(shí)間和邏輯零位可以節(jié)省一些能量。

調(diào)頻傳輸方案的另一個(gè)好處是，像調(diào)幅，它們可以是非常小的尺寸和成本非常低，特別是在單晶體管實(shí)現(xiàn)(圖1a和1b)。直到啟用振蕩分立元件可以在幾乎零功耗狀態(tài)完全關(guān)閉的場(chǎng)效應(yīng)管。該使能信號(hào)實(shí)際上可以是數(shù)據(jù)線在純數(shù)字開(kāi)/關(guān)鍵控(OOK)模式。

簡(jiǎn)單的單晶體管，低成本窄帶FM發(fā)射器的設(shè)計(jì)圖片

圖1a(左)和1b(右)：許多簡(jiǎn)單的單晶體管，低成本窄帶FM發(fā)射器的設(shè)計(jì)是在公共領(lǐng)域一應(yīng)俱全使用標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成的，現(xiàn)成的零件。固定頻率或可調(diào)版本都很小，低功耗，以及非常低的成本。

還要注意的是線性模式，可以讓模擬控制信號(hào)的頻率。這是在兩個(gè)方面是有利的。首先，傳感器輸出可以直接驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)像一個(gè)壓控振蕩器(VCO)，以提供未經(jīng)微控制器的模擬元件的模擬功能，A / D轉(zhuǎn)換，和。這是完美的超小型解決方案，而微。定時(shí)的發(fā)送間隔也可以被控制，在這種情況下，由一個(gè)非常低頻振蕩器，可以打開(kāi)和關(guān)閉設(shè)備為短的持續(xù)時(shí)間(圖2)。

低功率FET定時(shí)開(kāi)關(guān)電源的圖像

圖2：傳感器驅(qū)動(dòng)的VCO可以調(diào)節(jié)運(yùn)營(yíng)商直接一旦衰減或放大拿整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的優(yōu)勢(shì)。采用了低功耗定時(shí)FET電源開(kāi)關(guān)延長(zhǎng)電池壽命。

第二個(gè)好處是，當(dāng)微控制器存在時(shí)，或者它可以驅(qū)動(dòng)調(diào)制器以從由D / A的模擬信號(hào)，或簡(jiǎn)單地使用兩個(gè)比特與電阻分壓器提供的頻移鍵控(FSK)通信。單個(gè)PWM或相移鍵控也可以使用與由微的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)。有線或場(chǎng)景可用于啟動(dòng)振蕩器，或者從微第三I / O線可以啟用振蕩器。

這里的一個(gè)好處是，發(fā)射頻率可以非常穩(wěn)定和窄帶。這意味著許多單位可以是相當(dāng)接近而不互相和接收站僅“曲調(diào)”要監(jiān)視的信道干擾。相反，多個(gè)接收器;每個(gè)調(diào)諧到一個(gè)窄和特定頻帶可以同時(shí)操作。這使得接收站使用鋒利的切口型的過(guò)濾功能，嚴(yán)重歧視噪聲和干擾，提高了整體可靠性。

更多的功能

雖然單個(gè)晶體管和分立式設(shè)計(jì)看似最小的解決方案，有些芯片可媲美這些小尺寸的同時(shí)提供附加的特性和功能。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，從Silicon Labs的純FM的SoC;該SI4713-B30-GM或SI4710-B30-GM是良好的76 MHz至108 MHz頻段。而封裝在一個(gè)20引腳QFN封裝，占位面積僅為3毫米x 3毫米，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)無(wú)線電發(fā)射器只需要兩個(gè)外部元件。兩者都使用數(shù)字音頻輸入和串行控制，使小微是需要用數(shù)據(jù)給它(見(jiàn)技術(shù)專區(qū)的文章“在您的處置：丟掉Micros公司”)。

其他優(yōu)點(diǎn)配備了更先進(jìn)的發(fā)射器解決方案。首先，數(shù)據(jù)可以在立體聲模式中傳輸。這可以提供兩個(gè)獨(dú)立的通道，或者，可以靈活地實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘傳輸方案。注意，這些操作中的標(biāo)準(zhǔn)表無(wú)線電76兆赫至108兆赫模式和被限制為10微瓦的功率，但會(huì)很好地工作的短距離，視線的設(shè)計(jì)，和可互操作的設(shè)計(jì)。

為了節(jié)省時(shí)間和測(cè)試可行性，模塊化的解決方案可以是一個(gè)工程師的最佳選擇。相反紡自己的設(shè)計(jì)，然后有表征，并證明它，你可以簡(jiǎn)單地獲取經(jīng)過(guò)全面測(cè)試，鑒定，認(rèn)證和(通常為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn))的OEM模塊。

因?yàn)閺S商是最新的關(guān)于區(qū)域需要和版本針對(duì)特定國(guó)家這是ISM頻段FM發(fā)射器特別有用。考慮，例如，在RF解QFM-TX1-433通用FM發(fā)射模塊中一個(gè)非常方便的6針表面安裝外形(圖3)。射頻解決方案QFM-TX1-433的圖像

圖3：模塊允許相同的外形進(jìn)行編程即可實(shí)現(xiàn)不同國(guó)家和地區(qū)。這可以讓你做一個(gè)主板，可在所有國(guó)家中使用。

它工作在433兆赫的ISM頻段，這將允許更高的功率水平時(shí)跳頻的未經(jīng)許可的一部分。這導(dǎo)致視線更長(zhǎng)范圍線，但仍然具有墻壁和對(duì)象良好滲透性。數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)4800波特可發(fā)送使用CMOS / TTL邏輯信號(hào)，從2.2到3.5 V與電流一般為15毫安時(shí)主動(dòng)。

該部分較大的16.8 x12.5毫米×2.5 mm尺寸可允許其安裝在正確的外置天線，以創(chuàng)建一個(gè)密封，堅(jiān)固耐用的設(shè)備。這可以用來(lái)，例如，遠(yuǎn)程發(fā)送增量軸編碼器的數(shù)據(jù)為電機(jī)定位于無(wú)人駕駛車輛。

類似的，315 MHz的部分是射頻解決方案FMRTFQ1-315(圖4)。注意這里甚至更低7毫安發(fā)射電流，并支持9600波特的數(shù)據(jù)傳輸速率。這兩個(gè)射頻解決方案部分采用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。

射頻解決方案FMRTFQ1-315圖片

圖4：可從315 MHz到868 MHz的，這些非常穩(wěn)定的FM發(fā)射模塊沒(méi)有可調(diào)元件和可傳輸高達(dá)250米。

FSK數(shù)字調(diào)制

而FM可無(wú)級(jí)變速模擬，因?yàn)樗桥c音頻，F(xiàn)SK數(shù)字調(diào)制可以使用高度調(diào)諧濾波器以保證信號(hào)的完整性。通過(guò)限制傳輸振蕩器非干擾頻率，優(yōu)化濾波器表現(xiàn)良好，并區(qū)分色調(diào)。

一個(gè)相當(dāng)高的速度(600千位/秒)數(shù)據(jù)率的一部分，可以在FSK以及GFSK，GMSK，MSK操作和OOK模式是RF解RFM67W-868S2，它可以在操作微控或獨(dú)立模式。

在獨(dú)立模式下，無(wú)線電參數(shù)被下載并使用外部串行EEPROM配置發(fā)生。這可以允許更低的成本和更小的尺寸。使用串行接口為SPI風(fēng)格的外設(shè)可以添加無(wú)線連接到現(xiàn)有的有線解決方案時(shí)使其成為理想的解決方案。

新設(shè)計(jì)也可受益于歐洲，美國(guó)和日本的標(biāo)準(zhǔn)配置和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，這些部件堅(jiān)持。更重要的是，高輸出功率(17 dBm的)可以簡(jiǎn)化放大器和天線的需求。支持的頻段是315兆赫，433兆赫，868兆赫和915兆赫。

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正如我們所看到的，許多解決方案都需要在船上微做主。低成本一次性無(wú)線電數(shù)據(jù)需要傳輸。盡管串行接口到發(fā)射器有助于保持尺寸小，把微在同一芯片上的發(fā)射機(jī)可以允許甚至更小的和更可靠的解決方案。

在本系列的第3部分，我們將著眼于單芯片發(fā)射器嵌入了專用的微控制器在同一芯片上或同一封裝內(nèi)。這可以使我們一次性收音機(jī)更強(qiáng)大，并且可以添加諸如允許更高的功率水平，跳頻和擴(kuò)頻技術(shù)，數(shù)據(jù)加密和同步操作的好處。