用混合信號設計概念提升短距離無(wú)線(xiàn)傳輸系統性能

　　 假如輸入的接收信號強度指示(RSSI)超過(guò)了預設標準時(shí)，模擬射頻接收器將會(huì )開(kāi)始運行微控制單元，來(lái)進(jìn)一步處理進(jìn)來(lái)的信號(區域3)。但是這種方法有一個(gè)問(wèn)題，就是每次當接收信號強度指示(RSSI)超過(guò)了預設標準時(shí)，他并不會(huì )檢查這些進(jìn)來(lái)的信號是不是從預期的發(fā)射器所來(lái)的，就直接喚醒了外置的微控制單元。而混合信號集成電路則有著(zhù)信息包或是地址證明，所以在中斷并喚醒微控制單元(區域4)之前，他會(huì )確認傳送信號對于接收器而言，是否屬于預期中的?如此一來(lái)，將可節省一部份功率。這對于那些需要長(cháng)時(shí)間將車(chē)停在諸如機場(chǎng)等忙碌且擁擠的停車(chē)場(chǎng)等應用來(lái)說(shuō)，能夠切實(shí)節省功率。

表1：針對RKE發(fā)射器所做的一個(gè)電池壽命計算范例

　　 在傳輸器部分，主要目標便是要極大化電池壽命，可以通過(guò)采用具有低操作電壓和低漏電流的混合信號IC達成此目標。表1為計算某假設的RKE發(fā)射器的電池壽命的范例，此發(fā)射器具有15 mA傳輸電流、在數據速率2.4 kbps時(shí)的信息包大小為136位、發(fā)射重復率2，并且假設每天會(huì )按壓按鍵20次，使用容量為210ma/hr的CR2032鈕扣型電池，且總泄漏率為2uA/H (17.52 mAH/yr)。在此范例中，此電池壽命超過(guò)10年以上，二且受限于來(lái)自休眠模式的漏電流及發(fā)射器的漏電流，以及電池本身的漏電流。為減少漏電，發(fā)射電路僅在按鍵按壓后才會(huì )啟動(dòng)，且在發(fā)射后必需自動(dòng)斷電。使用混合信號技術(shù)能輕易實(shí)現此按鍵按壓?jiǎn)拘训奶匦?，使用大型的CMOS開(kāi)關(guān)能實(shí)質(zhì)連接及切斷發(fā)射器電壓至電池或接地的連結，從而降低漏電流。

　　 另一個(gè)設計低功率發(fā)射器的關(guān)鍵因素為最大化功率放大器的功效。其中特別適用于混合信號技術(shù)的技巧之一，即是通過(guò)使用片上變容器(varactor)達到PCB回路天線(xiàn)的共振，從而最大化功效。在IC中，此變容器一般就是加權二進(jìn)制數組的電容器，其由一系列的CMOS開(kāi)關(guān)啟動(dòng)或關(guān)閉，以提供數字控制和/或可編程能力。模擬變容器無(wú)法進(jìn)行編程，因此需要使用一些電路和電流以實(shí)現此變容器的偏壓。

　　 降低系統成本

　　 相較于傳統的模擬RF設計，混合信號整合設計的主要優(yōu)點(diǎn)之一便是其高度集成的能力，從而節省對外部元件的需求。在許多情況中，如Silicon Laboratories產(chǎn)品所示，混合信號設計能較傳統模擬RF解決方案大幅減少無(wú)線(xiàn)系統的線(xiàn)路板面積及外部材料成本，且同時(shí)達到最佳效能?，F在的混合信號架構集成了所有包括高性能模數轉換器(ADC)在內的前端模擬電路和數字后端處理器，從而減少對外部元件的需求。傳統的模擬RF接收器需要芯片外濾波器以進(jìn)行信道濾波，然而混合信號幾乎完全是在數字電路中執行此濾波功能，包括尖銳的陡降、大型的衰減和可編程性都能以CMOS晶體管輕易實(shí)現。高集成程度不僅能節省BOM成本，外部元器件的減少更能提升無(wú)線(xiàn)系統的可制造性，且進(jìn)一步提升生產(chǎn)良率，而這更是會(huì )對產(chǎn)品成本造成直接影響。

　　 結論

　　 對于短距離無(wú)線(xiàn)傳輸系統而言，使用混合信號整合電路的獨特設計技術(shù)能達到實(shí)質(zhì)的改善。這些集成型電路在同一基板上結合了模擬和數字電路，通過(guò)使用數字技術(shù)補償模擬的缺點(diǎn)，可顯著(zhù)改善僅有模擬電路的方案的效能。

　　 Silicon Laboratories所提供的許多混合信號電路也包含強大的DSP引擎和數字調制解調器，對接收到的RF信號能執行信號處理功能，從而大幅降低外部微控制器的工作負荷。產(chǎn)品范例為EZRadio和EZRadioPRO無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品系列，該系列使用上述混合信號技術(shù)以擴展無(wú)線(xiàn)傳輸距離、增加電池壽命，并降低用于短距離無(wú)線(xiàn)通訊系統中的便攜式裝置的成本和體積。