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

在這一系列的小型，低成本的第1部分，一次性無(wú)線(xiàn)電設計，我們看著(zhù)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，FM以及相移鍵控(PSK)，頻移鍵控(FSK)，和簡(jiǎn)單的運營(yíng)商開(kāi)/關(guān)鍵控(OOK)。所有部件，數據表，教程，開(kāi)發(fā)套件。

開(kāi)，關(guān)帶FM

以節省電力，并保持氣道清晰，FM廣播芯片可以用作載體上，載波關(guān)閉來(lái)傳輸數據。就像一個(gè)框UART數據包，由于沒(méi)有信號的無(wú)效狀態(tài)和信號的存在開(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)送信號不需要用于關(guān)時(shí)間和邏輯零位可以節省一些能量。

調頻傳輸方案的另一個(gè)好處是，像調幅，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(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)效應管。該使能信號實(shí)際上可以是數據線(xiàn)在純數字開(kāi)/關(guān)鍵控(OOK)模式。

簡(jiǎn)單的單晶體管，低成本窄帶FM發(fā)射器的設計圖片

圖1a(左)和1b(右)：許多簡(jiǎn)單的單晶體管，低成本窄帶FM發(fā)射器的設計是在公共領(lǐng)域一應俱全使用標準的現成的，現成的零件。固定頻率或可調版本都很小，低功耗，以及非常低的成本。

還要注意的是線(xiàn)性模式，可以讓模擬控制信號的頻率。這是在兩個(gè)方面是有利的。首先，傳感器輸出可以直接驅動(dòng)調制信號像一個(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)閉設備為短的持續時(shí)間(圖2)。

低功率FET定時(shí)開(kāi)關(guān)電源的圖像

圖2：傳感器驅動(dòng)的VCO可以調節運營(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。采用了低功耗定時(shí)FET電源開(kāi)關(guān)延長(cháng)電池壽命。

第二個(gè)好處是，當微控制器存在時(shí)，或者它可以驅動(dòng)調制器以從由D / A的模擬信號，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部驅動(dòng)。有線(xiàn)或場(chǎng)景可用于啟動(dòng)振蕩器，或者從微第三I / O線(xiàn)可以啟用振蕩器。

這里的一個(gè)好處是，發(fā)射頻率可以非常穩定和窄帶。這意味著(zhù)許多單位可以是相當接近而不互相和接收站僅“曲調”要監視的信道干擾。相反，多個(gè)接收器;每個(gè)調諧到一個(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)晶體管和分立式設計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)現整個(gè)無(wú)線(xiàn)電發(fā)射器只需要兩個(gè)外部元件。兩者都使用數字音頻輸入和串行控制，使小微是需要用數據給它(見(jiàn)技術(shù)專(zhuān)區的文章“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，數據可以在立體聲模式中傳輸。這可以提供兩個(gè)獨立的通道，或者，可以靈活地實(shí)現時(shí)鐘傳輸方案。注意，這些操作中的標準表無(wú)線(xiàn)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(xiàn)的設計，和可互操作的設計。

為了節省時(shí)間和測試可行性，模塊化的解決方案可以是一個(gè)工程師的最佳選擇。相反紡自己的設計，然后有表征，并證明它，你可以簡(jiǎn)單地獲取經(jīng)過(guò)全面測試，鑒定，認證和(通常為國際標準)的OEM模塊。

因為廠(chǎng)商是最新的關(guān)于區域需要和版本針對特定國家這是ISM頻段FM發(fā)射器特別有用?？紤]，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)現不同國家和地區。這可以讓你做一個(gè)主板，可在所有國家中使用。

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。這導致視線(xiàn)更長(cháng)范圍線(xiàn)，但仍然具有墻壁和對象良好滲透性。數據傳輸速率高達4800波特可發(fā)送使用CMOS / TTL邏輯信號，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(xiàn)，以創(chuàng )建一個(gè)密封，堅固耐用的設備。這可以用來(lái)，例如，遠程發(fā)送增量軸編碼器的數據為電機定位于無(wú)人駕駛車(chē)輛。

類(lèi)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波特的數據傳輸速率。這兩個(gè)射頻解決方案部分采用數字數據傳輸。

射頻解決方案FMRTFQ1-315圖片

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

FSK數字調制

而FM可無(wú)級變速模擬，因為它是與音頻，FSK數字調制可以使用高度調諧濾波器以保證信號的完整性。通過(guò)限制傳輸振蕩器非干擾頻率，優(yōu)化濾波器表現良好，并區分色調。

一個(gè)相當高的速度(600千位/秒)數據率的一部分，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立模式。

在獨立模式下，無(wú)線(xiàn)電參數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)格的外設可以添加無(wú)線(xiàn)連接到現有的有線(xiàn)解決方案時(shí)使其成為理想的解決方案。

新設計也可受益于歐洲，美國和日本的標準配置和監管標準，這些部件堅持。更重要的是，高輸出功率(17 dBm的)可以簡(jiǎn)化放大器和天線(xiàn)的需求。支持的頻段是315兆赫，433兆赫，868兆赫和915兆赫。

下一頁(yè)：添加微

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(xiàn)電數據需要傳輸。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(zhù)眼于單芯片發(fā)射器嵌入了專(zhuān)用的微控制器在同一芯片上或同一封裝內。這可以使我們一次性收音機更強大，并且可以添加諸如允許更高的功率水平，跳頻和擴頻技術(shù)，數據加密和同步操作的好處。