利用混合信號(hào)設(shè)計(jì)概念提升短距離無(wú)線傳輸系統(tǒng)的性能

我們已經(jīng)談?wù)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/無(wú)線">無(wú)線傳輸好幾年了，但是假如你仔細(xì)觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)我們已經(jīng)生活在一個(gè)無(wú)線傳輸?shù)氖澜缌?。在九十年代初期，移?dòng)電話主要是由商業(yè)人士使用，但現(xiàn)在從年輕學(xué)子到老年人，幾乎人手一部移動(dòng)電話。移動(dòng)電話的大量普及只是我們過(guò)渡到一個(gè)無(wú)線傳輸世界較為明顯的幾個(gè)例證之一。另外一個(gè)重要的明顯例證就是伴隨著在越來(lái)越多的書(shū)店、咖啡廳以及其它公共場(chǎng)所不斷浮現(xiàn)出的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)所帶來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及。更讓我們驚訝的是，這樣的技術(shù)已經(jīng)逐漸擴(kuò)散到一些原本我們認(rèn)為比較不明顯屬于是無(wú)線傳輸?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域范疇，例如遙控車門(mén)開(kāi)關(guān)(RKE)以及應(yīng)用在電視機(jī)頂盒及音響設(shè)備上的遙控。

很多這種類型的無(wú)線傳輸應(yīng)用所在頻段位于260~470MHz之間，屬于無(wú)須牌照的超高頻(UHF)頻段。這種類型的設(shè)備跟它們的應(yīng)用之所以能夠逐漸融入到我們的生活之中，一個(gè)主要的因素在于它們?yōu)槲覀兊纳钐峁┝烁啾憷?。許多此類的短距離無(wú)線傳輸裝置是使用傳統(tǒng)的模擬射頻技術(shù)，然后運(yùn)行在屬于無(wú)須牌照的UHF頻段上，它們?cè)趹?yīng)用最新的混合信號(hào)設(shè)計(jì)技術(shù)之后，將能顯著改善一些特性。雖然每一種短距離傳輸系統(tǒng)都有其各自的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，但是一般而言，它們?cè)谶\(yùn)用最新的技術(shù)與概念之后，普遍在延長(zhǎng)傳輸距離、增加電池壽命以及減少便攜式裝置尺寸等幾個(gè)方面都得到了改善。本文將對(duì)現(xiàn)短距離無(wú)線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行概略性介紹，并引進(jìn)混合信號(hào)的設(shè)計(jì)理念來(lái)改善這些系統(tǒng)。

參考系統(tǒng)

短距離無(wú)線傳輸技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用于許多日常生活的應(yīng)用中，如遙控車門(mén)開(kāi)關(guān)(RKE)、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)、汽車防盜裝置、遙控器、家庭安保及自動(dòng)化、車庫(kù)門(mén)遙控開(kāi)關(guān)以及其它許多通過(guò)無(wú)線電來(lái)遙控的產(chǎn)品。雖然這些應(yīng)用不同，但是對(duì)于短距離無(wú)線傳輸系統(tǒng)的基本模塊圖來(lái)說(shuō)都是很相近的，如圖1所示。

發(fā)射器一般來(lái)說(shuō)就是靠電池來(lái)工作的便攜式裝置，而且具備一些按鈕或是鍵盤(pán)作為輸入工具。舉例來(lái)說(shuō)，在遙控車門(mén)開(kāi)關(guān)(RKE)系統(tǒng)中，整個(gè)發(fā)射器系統(tǒng)就是一個(gè)通過(guò)CR2032電池以及作為輸入裝置的按鈕所構(gòu)成的遙控鑰匙，由此來(lái)開(kāi)關(guān)車門(mén)及后車廂。這個(gè)按鈕輸入裝置連接在一個(gè)會(huì)送出一連串?dāng)?shù)字信號(hào)給射頻發(fā)射器的微控制器(MCU)上。這個(gè)射頻發(fā)射器是一個(gè)典型的幅移鍵控(ASK)調(diào)節(jié)器，利用外置式功率晶體管來(lái)啟動(dòng)以及關(guān)閉聲表面波諧振器。而在接收器端，這個(gè)系統(tǒng)包括了一個(gè)模擬射頻接收器、微控制器以及一些通過(guò)電池或者是其它電源來(lái)驅(qū)動(dòng)可作為控制輸出的激發(fā)器。繼續(xù)之前遙控車門(mén)開(kāi)關(guān)(RKE)的例子，接收器是通過(guò)使用線性穩(wěn)壓的汽車電池來(lái)作為動(dòng)力，并且有一個(gè)射頻接收器將幅移鍵控(ASK)的信號(hào)解調(diào)成一連串?dāng)?shù)字信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)微控制器依次譯碼成為輸出信號(hào)，進(jìn)而達(dá)到上鎖或解鎖車門(mén)的目的。這類型的無(wú)線傳輸代表著許多目前已經(jīng)存在的短距離無(wú)線傳輸應(yīng)用，將會(huì)在本文中被作為參考。

圖1：短距離無(wú)線傳輸系統(tǒng)的典型方塊圖

改善無(wú)線傳輸距離

在無(wú)線傳輸系統(tǒng)中，最被期待的特性之一就是長(zhǎng)距離傳輸。兩個(gè)最實(shí)用的方法就是增加發(fā)射器的功率以及改善接收器的靈敏度。然而政府的法令規(guī)范限制了傳輸系統(tǒng)的發(fā)射功率，其目的在于使不同的系統(tǒng)能夠在最少的干擾之下，同時(shí)共享相同的頻段。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)以及歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)分別在其各自所處地區(qū)制訂了輻射功率標(biāo)準(zhǔn)，并針對(duì)那些不管是有意或是無(wú)意的無(wú)線電裝置信號(hào)傳送給予限制。這些限制決定了最大的發(fā)射功率，所以實(shí)際上對(duì)于增加無(wú)線傳輸距離的可行方法僅剩下增加接收器靈敏度一種。