作者：爱特梅尔公司 Jim Goings
简介
今日能够运用的高集成度先进射频规划可让工程师规划出功能水平超越以往的RF
体系，隔绝、灵敏度、频率操控和基带处理范畴的最新进展正在影响RF体系架构规划，本文旨在讨论某些参数特性，以及它们对体系功能的影响。
应对搅扰
处于或挨近所需作业频率的有害 RF信号，或许影响接纳器精确调制所需RF数据包的才干。依据搅扰与体系载波频率的挨近程度，能够分为几类：a） 带内， b） 近带和 c） 宽带。选用不同的办法来削减各种类型搅扰信号，以下列出常用的办法。
近带和宽带搅扰
这种搅扰按捺首要是改善射频设备的挑选性和隔绝特性，挑选性是描绘射频设备在其它RF频谱中挑选所需信号的才干。隔绝特性则描绘IC器材疏忽搅扰或干与信号，一起依然接纳所需RF信号的才干。在初期挑选进程，慎重的工程师将亲近重视射频设备的挑选性和隔绝特性。一般，这些参数被疏忽，而RF体系功能受到影响。除了挑选具有强壮的隔绝特性的射频设备，还有其它用于按捺近带和宽带搅扰的办法。一个常用的办法是在接纳器天线和RF前端之间添加一个SAW滤波器，这就具有带通效应，可让所需的信号以极小的衰减进入射频设备，一起使得搅扰要素的衰减添加。一个433.92MHz SAW滤波器的典型带通特性如图1所示。
图1. SAW滤波器的典型频率呼应
SAW滤波器供给的附加按捺不足以彻底隔绝搅扰，工程师应当考虑射频设备中心频率的带宽（IFBW），请拜见图2阐明，而且考虑噪声低于所需运作频率200kHz左右，在这种状况下，366kHz的IFBW在角频率下只是可使搅扰衰减10dB，相反地，当运用25kHz IFBW时，搅扰将会衰减56dB，如图5所示。
图 2. ATA5830(＄3.6250)器材在433.92MHz、IFBW = 366kHz下的隔绝特性
图3. ATA5830器材在 433.92MHz、IFBW = 25kHz下的隔绝特性
曩昔，IFBW是由IC规划所固定的，可是，高功能RF器材，比方Atmel® ATA5830N(＄3.6250)和ATA5780N(＄2.6250)，能够经过运用一个EEPROM-based装备表来调理IFBW，用户可装备IFBW规模为25kHz至366kHz，并为工程师供给26种不同的IFBW设置。在优化进程中，工程师应当保证所挑选的IFBW坚持满意宽的规模，以便习惯内部参阅频率的调制和容差带来的接纳器和发射器RF频率的改动。来自意向幅射器（例如发射器）的RF信号包含了因为初始容差、温度和老化形成的载波频率过错项。除了接纳器和发射器的晶体频率容差的最差景象堆叠，挑选最小IFBW还必需考虑以适宜的波特率传输RF数据包和进行调制所需的RF频谱带宽。
带内搅扰
在所需作业频率规模内的有害RF信号必需不同地处理，这是因为不或许在极强的搅扰源和意向RF数据包之间进行差异。在这种状况下，冗余信息是缓减这个问题的仅有办法。今日有两种传送冗余信息的办法a） 时域冗余或 b） 时域和频域冗余
时域冗余是今日最常用的架构，因为它具有简单性和低本钱。这种办法用于缓减间歇搅扰源，经过以有限的时刻量推迟来发送多个相同RF数据包的复原本完成（见图4），这样能够在RF体系的发射器和接纳器两边运用单一载波频率。可是，假如搅扰接连存在，这种办法的功率低。跟着最新的先进的低本钱集成射频%&&&&&%的推出，这种办法让坐落时刻和频率冗余办法。
图4. 时域冗余
经过在现有的时域冗余中添加频率通道坐标，假如搅扰的频谱占有较小的频率规模，能够彻底避免接连的RF搅扰，这种办法供给了很大的射频功能改善，如图5所示。时域以水平坐标来表明，显现冗余的数据包以有限的时刻推迟呈现。频域则在笔直坐标上表明，显现冗余RF频谱内容呈现在不同的频率上，例如，通道1-3。
图 5. 时域和频域冗余
通道频率距离至少必需象根底RF数据包的RF频谱相同宽，以便避免通道交叠。运用爱特梅尔ATA5830N和ATA5780N器材，主张至少运用两倍于IFBW的通道距离，在今日的轿车遥控和无源无匙门禁体系中，通道距离规模一般为400kHz至450kHz。
影响挑选RF数据包在时域中的推迟距离的要素包含a） 改动通道频率的安稳时刻， b） RF载波“ON”时刻的均匀值办理和c）整体体系呼应时刻。一般，通道频率安稳时刻低至1ms，只是为第二等级问题。首要要素是办理RF能量，以便优化频率规模，一起满意当地法规要求。经过占空比均匀，假如均匀功率下降低于当地法规组织的阈值，能够传输较高峰值RF功率水平。明显，较高的输出功率可让RF体系完成更大的传输规模。
经过选用高端射频架构能够完成多通道运作，运用一个fractional-N PLL来树立RF体系的接纳器和发射器模块所需的RF频率。运用这些器材供给的可编程架构，能够简洁地开发一个能够快速精确地改动中心作业频率（例如通道）的接纳器。跟着顾客需求更强壮的运作功能，这些先进的规划很快成为用于轿车门禁体系的首选RF体系架构。
RF调制
了解幅移键控法（ASK）和开关键控法（OOK）是不行交换的项目是很重要的，ASK是起伏调制（AM）的特殊状况，而OOK可被视为开关选通的RF载波，细心研讨 ASK和 OOK等式能够发现这些根底的差异。
起伏调制：
注：Asin（ωt） 是具有起伏A的RF载波；m（t） 是数值规模在-1和+1之间的调制信号，一般为正弦波；a 是数值在0和1之间的调制指数；最大起伏为2A
幅移键控调制（AM的特殊状况）：
注：ASK 在起伏调制等式具有以下条件的状况下呈现：调制信号、m（t）、是方波，数值规模为-1和 +1之间；调制指数a 为1；最大起伏为2A
开/ 关键控调制：
注：Asin（ωt） 是具有起伏A的RF载波；g（t） 是具有数值1而敞开或具有数值0而关断的选通信号；最大起伏为1A。
尽管ASK和OOK好像具有相同的外形，重要的是留心ASK信号的起伏是其OOK对等信号的两倍，这意味着运用ASK调制输入进行接纳器灵敏度丈量时，关于运用OKK调制信号来丈量相同的接纳器，将会发生优胜6dB的数值。在实践中，轿车RKE和PKE体系运用OOK。
挑选OOK或FSK调制关于接纳器在搅扰和搅扰台信号中运作的才干有着隐含影响，一般，关于OOK接纳器，假如搅扰低于所需RF信号10dB至12dB，解调制过错（BER = 10-3）将开端呈现。在运用FSK的状况下，解调制过错呈现的RF搅扰必需更大。一般，一般在低于有用信号4dB至6dB的状况下（η = 1），这表明在搅扰中心FSK调制相关于OOK调制具有更稳健的功能优势。
RF载波频率
关于何种载波频带在轿车遥控和被迫无匙门禁体系中供给最佳功能的论题方面有着许多的争议，包含高频带（868-915MHz）或低频带（315-434MHz）。要回答这个问题，需求更多地了解每种频带的根底特性。
一个目标是考虑区域办理组织答应的输出功率，一般，高频带答应较高的幅射发射功率，能够带来更大的体系传输规模。可是，这是一把“双刃剑”，因为一个意想不至的结果是来自相同频谱中其它大功率运用的搅扰的呈现。很重要的是留心大功率搅扰也呈现在低频带中。可是，在高频带中较大起伏搅扰好像比低频带中严峻，这是合理的。
另一个考虑要素是RF途径损耗，它跟着频率添加而添加。为了补偿较高的途径损耗，必需前进发射器的有用幅射功率，只要经过挑选具有较高输出功率才干的发射器，或许运用具有较高功率的天线，才干做到这一点。在剖析RF链路预算的途径损耗、发射功率和天线功率时，或许得出在高频带下较高发射功率将会对体系的运作规模发生边沿影响的优势。
明显，高频带运作的首要优势是能够运用很小的物理尺度来完成高效的天线（双极），这是因为波长比低频带状况缩短两到三倍。这不仅关于手持式遥控锁匙运用十分有吸引力的，还对轿车运用具有吸引力。可是，高频带RF体系往往在较多的方向上传达，或许无法供给环绕轿车概括的低频带体系的一致性功能。
最终，重要的一点是高频带或低频带运作的挑选是参阅频率晶体的标准和射频设备所需的相关容差，这或许对高频带和低频带体系的本钱和功能发生严重的影响，拜见以下示例描绘。
示例1：
假如演算一个具有150PPM频率容差的典型晶体关于在915MHz下的高频带发射器运用的影响，所得到的频率容差是±137.25kHz，可是，将相同的150PPM晶体容差运用于315MHz的低频带发射器运用，所得到的频率容差则降至±47.25kHz。明显，高频带运用所需的IFBW大约比低频带运用增大三倍，以便捕获发射频谱的更大规模的改动。因为接纳器灵敏度一般与其IFBW成反比，经过减小体系的运作规模，能够减小高频带体系的敏感性并影响功能。
示例2：
为了缓减这种效应，挑选具有50PPM的较低容差的晶体用于高频带运用，这可将915MHz下的频率容差从±137.25kHz减小至±45.75kHz。现在，能够挑选在315MHz 下具有相当于±47.25kHz功能的IFBW，可是，价值是较高精度的参阅频率晶体和其相关本钱。
定论
近年来，高集成度射频设备的规划和可用性前进变得更为遍及，为了完成这些近期开展的最大优势，工程师值得花费精力来重新考虑今日RF体系的架构。本文旨在重新研讨根底的体系运作考虑要素，比方搅扰、调制和频率挑选，而且依据爱特梅尔ATA5830N发射器和Atmel ATA5780N接纳器等新式射频器材来加以讨论。
