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小型,低成本,低功耗无线电一次性(第2部分):FM,FSK和PSK

作者:不爱吃窝瓜时间:2016-03-09浏览次数:2050

在这一系列的小型,低成本的第1部分,一次性无线电设计,我们看着AM技术,从单晶体管解决方案,最多被很好地提供可靠的,单向通信集成的SoC。在第2部分,我们考察了一些低成本的解决方案,FM以及相移键控(PSK),频移键控(FSK),和简单的运营商开/关键控(OOK)。所有部件,数据表,教程,开发套件。

开关带FM以节省电力,并保持气道清晰,FM广播芯片可以用作载体上,载波关闭来传输数据。就像一个框UART数据包,由于没有信号的无效状态和信号的存在开始一个起始位。此后,每个位的位置是由活性的载体或无载体的持续时间来表示。这个异步技术可以很好地工作并且由于发送信号不需要用于关时间和逻辑零位可以节省一些能量。

调频传输方案的另一个好处是,像调幅,它们可以是非常小的尺寸和成本非常低,特别是在单晶体管实现(图1a和1b)。直到启用振荡分立元件可以在几乎零功耗状态完全关闭的场效应管。该使能信号实际上可以是数据线在纯数字开/关键控(OOK)模式。

简单的单晶体管,低成本窄带FM发射器的设计图片

图1a(左)和1b(右):许多简单的单晶体管,低成本窄带FM发射器的设计是在公共领域一应俱全使用标准的现成的,现成的零件。固定频率或可调版本都很小,低功耗,以及非常低的成本。

还要注意的是线性模式,可以让模拟控制信号的频率。这是在两个方面是有利的。首先,传感器输出可以直接驱动调制信号像一个压控振荡器(VCO),以提供未经微控制器的模拟元件的模拟功能,A / D转换,和。这是完美的超小型解决方案,而微。定时的发送间隔也可以被控制,在这种情况下,由一个非常低频振荡器,可以打开和关闭设备为短的持续时间(图2)。

低功率FET定时开关电源的图像

图2:传感器驱动的VCO可以调节运营商直接一旦衰减或放大拿整个动态范围的优势。采用了低功耗定时FET电源开关延长电池寿命。

第二个好处是,当微控制器存在时,或者它可以驱动调制器以从由D / A的模拟信号,或简单地使用两个比特与电阻分压器提供的频移键控(FSK)通信。单个PWM或相移键控也可以使用与由微的内部驱动。有线或场景可用于启动振荡器,或者从微第三I / O线可以启用振荡器。

这里的一个好处是,发射频率可以非常稳定和窄带。这意味着许多单位可以是相当接近而不互相和接收站仅“曲调”要监视的信道干扰。相反,多个接收器;每个调谐到一个窄和特定频带可以同时操作。这使得接收站使用锋利的切口型的过滤功能,严重歧视噪声和干扰,提高了整体可靠性。

更多的功能

虽然单个晶体管和分立式设计看似最小的解决方案,有些芯片可媲美这些小尺寸的同时提供附加的特性和功能。举个例子来说,从Silicon Labs的纯FM的SoC;该SI4713-B30-GM或SI4710-B30-GM是良好的76 MHz至108 MHz频段。而封装在一个20引脚QFN封装,占位面积仅为3毫米x 3毫米,以实现整个无线电发射器只需要两个外部元件。两者都使用数字音频输入和串行控制,使小微是需要用数据给它(见技术专区的文章“在您的处置:丢掉Micros公司”)。

其他优点配备了更先进的发射器解决方案。首先,数据可以在立体声模式中传输。这可以提供两个独立的通道,或者,可以灵活地实现时钟传输方案。注意,这些操作中的标准表无线电76兆赫至108兆赫模式和被限制为10微瓦的功率,但会很好地工作的短距离,视线的设计,和可互操作的设计。

为了节省时间和测试可行性,模块化的解决方案可以是一个工程师的最佳选择。相反纺自己的设计,然后有表征,并证明它,你可以简单地获取经过全面测试,鉴定,认证和(通常为国际标准)的OEM模块。

因为厂商是最新的关于区域需要和版本针对特定国家这是ISM频段FM发射器特别有用。考虑,例如,在RF解QFM-TX1-433通用FM发射模块中一个非常方便的6针表面安装外形(图3)。射频解决方案QFM-TX1-433的图像

图3:模块允许相同的外形进行编程即可实现不同国家和地区。这可以让你做一个主板,可在所有国家中使用。

它工作在433兆赫的ISM频段,这将允许更高的功率水平时跳频的未经许可的一部分。这导致视线更长范围线,但仍然具有墙壁和对象良好渗透性。数据传输速率高达4800波特可发送使用CMOS / TTL逻辑信号,从2.2到3.5 V与电流一般为15毫安时主动。

该部分较大的16.8 x12.5毫米×2.5 mm尺寸可允许其安装在正确的外置天线,以创建一个密封,坚固耐用的设备。这可以用来,例如,远程发送增量轴编码器的数据为电机定位于无人驾驶车辆。

类似的,315 MHz的部分是射频解决方案FMRTFQ1-315(图4)。注意这里甚至更低7毫安发射电流,并支持9600波特的数据传输速率。这两个射频解决方案部分采用数字数据传输。

射频解决方案FMRTFQ1-315图片

图4:可从315 MHz到868 MHz的,这些非常稳定的FM发射模块没有可调元件和可传输高达250米。

FSK数字调制

而FM可无级变速模拟,因为它是与音频,FSK数字调制可以使用高度调谐滤波器以保证信号的完整性。通过限制传输振荡器非干扰频率,优化滤波器表现良好,并区分色调。

一个相当高的速度(600千位/秒)数据率的一部分,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独立模式。

在独立模式下,无线电参数被下载并使用外部串行EEPROM配置发生。这可以允许更低的成本和更小的尺寸。使用串行接口为SPI风格的外设可以添加无线连接到现有的有线解决方案时使其成为理想的解决方案。

新设计也可受益于欧洲,美国和日本的标准配置和监管标准,这些部件坚持。更重要的是,高输出功率(17 dBm的)可以简化放大器和天线的需求。支持的频段是315兆赫,433兆赫,868兆赫和915兆赫。

下一页:添加微

正如我们所看到的,许多解决方案都需要在船上微做主。低成本一次性无线电数据需要传输。尽管串行接口到发射器有助于保持尺寸小,把微在同一芯片上的发射机可以允许甚至更小的和更可靠的解决方案。

在本系列的第3部分,我们将着眼于单芯片发射器嵌入了专用的微控制器在同一芯片上或同一封装内。这可以使我们一次性收音机更强大,并且可以添加诸如允许更高的功率水平,跳频和扩频技术,数据加密和同步操作的好处。



关键词: FSK数字调制 SPI

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东乡邑人 · 2016-08-10 00:50:11

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