小型，低成本，低功耗無線電一次性(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，一次性無線電設(shè)計，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)，和簡單的運(yùn)營商開/關(guān)鍵控(OOK)。所有部件，數(shù)據(jù)表，教程，開發(fā)套件。

開，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)閉來傳輸數(shù)據(jù)。就像一個框UART數(shù)據(jù)包，由于沒有信號的無效狀態(tài)和信號的存在開始一個起始位。此后，每個位的位置是由活性的載體或無載體的持續(xù)時間來表示。這個異步技術(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)閉的場效應(yīng)管。該使能信號實際上可以是數(shù)據(jù)線在純數(shù)字開/關(guān)鍵控(OOK)模式。

簡單的單晶體管，低成本窄帶FM發(fā)射器的設(shè)計圖片

圖1a(左)和1b(右)：許多簡單的單晶體管，低成本窄帶FM發(fā)射器的設(shè)計是在公共領(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的頻率。這是在兩個方面是有利的。首先，傳感器輸出可以直接驅(qū)動調(diào)制信號像一個壓控振蕩器(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。定時的發(fā)送間隔也可以被控制，在這種情況下，由一個非常低頻振蕩器，可以打開和關(guān)閉設(shè)備為短的持續(xù)時間(圖2)。

低功率FET定時開關(guān)電源的圖像

圖2：傳感器驅(qū)動的VCO可以調(diào)節(jié)運(yùn)營商直接一旦衰減或放大拿整個動態(tài)范圍的優(yōu)勢。采用了低功耗定時FET電源開關(guān)延長電池壽命。

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

這里的一個好處是，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，多個接收器;每個調(diào)諧到一個窄和特定頻帶可以同時操作。這使得接收站使用鋒利的切口型的過濾功能，嚴(yán)重歧視噪聲和干擾，提高了整體可靠性。

更多的功能

雖然單個晶體管和分立式設(shè)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提供附加的特性和功能。舉個例子來說，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20引腳QFN封裝，占位面積僅為3毫米x 3毫米，以實現(xiàn)整個無線電發(fā)射器只需要兩個外部元件。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(見技術(shù)專區(qū)的文章“在您的處置：丟掉Micros公司”)。

其他優(yōu)點配備了更先進(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。這可以提供兩個獨立的通道，或者，可以靈活地實現(xiàn)時鐘傳輸方案。注意，這些操作中的標(biāo)準(zhǔn)表無線電76兆赫至108兆赫模式和被限制為10微瓦的功率，但會很好地工作的短距離，視線的設(shè)計，和可互操作的設(shè)計。

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

因為廠商是最新的關(guān)于區(qū)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)行編程即可實現(xiàn)不同國家和地區(qū)。這可以讓你做一個主板，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跳頻的未經(jīng)許可的一部分。這導(dǎo)致視線更長范圍線，但仍然具有墻壁和對象良好滲透性。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，從2.2到3.5 V與電流一般為15毫安時主動。

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)建一個密封，堅固耐用的設(shè)備。這可以用來，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可無級變速模擬，因為它是與音頻，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的完整性。通過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立模式。

在獨立模式下，無線電參數(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)可以添加無線連接到現(xiàn)有的有線解決方案時使其成為理想的解決方案。

新設(shè)計也可受益于歐洲，美國和日本的標(biāo)準(zhǔn)配置和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，這些部件堅持。更重要的是，高輸出功率(17 dBm的)可以簡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。

下一頁：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。