小型、低成本、低功耗的一次性收音机。第1部分:发射机

　　射频(RF)组件的尺寸、重量、功率和成本的降低在满足工业需求方面变得越来越重要。特别是，遥测、数据采集、环境传感器、野生动物传感器以及其他远程或无人应用程序都需要小型、低功耗和低成本只使用一次性设计或一次性使用的无线电传输数据链路。更重要的是，这些短暂的系统通常放在最恶劣的环境受到热、冷、冲击、振动、甚至ESD，EMI，RFI，和太阳耀斑。

　　设计这些链接要比拥有一个设计良好的生命周期的典型产品有不同的机智。可靠性、灵巧的低功耗技术和小型化常常是必不可少的元素。在一些应用程序中，数百个或数千个专用链接将被使用和部署，因此成本也可以成为驱动因素。

　　本文将讨论与一次性发射机无线电设计有关的问题。检查协议、调制、发射功率电平和操作的选择，以及这些类型的设计中有用的部分和技术。在本系列的1部分，我们将看看低价是OOK技术相对简单但仍采用低功耗提供可靠的运行，单向窄频带，传输功能。在第2部分中，我们将研究相应的FM和PSK窄带解决方案和部件。最后，在第3部分中，我们将研究单芯片无线电收发器，在无线电旁边嵌入微控制器以达到更高的性能水平。所有的部件、数据表、教程、开发工具、培训参考这里可以在凯利讯半导体网站找到的。

　　单向通信

　　数据收集设备需要要么：1)记录和存储累积数据以便稍后上传;2)在指定时间段立即报告，或3)当事件发生时报告。(有时候，他们必须满足不止一项要求)，例如，简单的气象监测环境传感器可以很容易地拴在气球上，以收集采集时发送的即时数据。否则，每一个气象气球都必须被回收来收集数据。

　　另一个例子是，考虑鸟的手镯，它记录GPS坐标，可以用来学习迁移模式。除非你一直跟踪周围的鸟，定时或触发发送的日志数据是收集信息最有效和最可靠的手段。

　　如果同时部署多个单元，则可以分配基于实时的时隙。低功耗，实时时钟是非常可靠的温度和时间，低功耗，实时时钟的报警功能，可以让一个只发送电路唤醒和交付其有效载荷重复或一次性的基础上。

　　所有这些都假定接收器在足够接近的地方可靠地收集数据。相反，这意味着传输链路必须具有足够的信号强度来切断任何范围和/或环境问题。否则，这种最低成本的、只传输数据链路将无法提供必要的数据。

　　无线电的类型和调制方式的选择对于一次性无线电是至关重要的。大多数应用程序将部署许多单元将是成本敏感的，需要小。这里是简单的帮助。

　　简单的调幅或调频发射机的成本最低，在第1部分，我们将集中在AM解决方案。单个晶体管级可用于实现简单的载波/载波关闭或FSK类型调制器(图1)。几个公共领域的设计很容易使用标准的，通用的部分。虽然输出功率限制在10微米左右(在未授权频段)，但这些信号可以传输一个相当干净的信号，用于近距离(100码左右)数据采集。

　　两个好的，低成本，单晶体管AM发射机设计的图像

　　图1：几个好的，低成本，单晶体管AM发射机设计是公共领域，并设计使用标准的现成零件。展示了两个例子。

　　AM调制是最简单的，当数据处于逻辑状态时，只需打开发射机，例如。载波不一定要一直保持通信。这种简单的载波/载波关闭技术可用于调幅、调频或单边带。这也称为开/关键控(ook马)。

　　虽然单晶体管设计非常小和便宜，但集成的无线电芯片也是一种选择。小公司micrf113ym6 TR sot-6-pin发射机是一种先进的调幅广播发射机芯片为例(图2)。在内部，这部分包含一个完整的“数据在/天线输出”只传输链接。基于ASK调制，该公司QwikRadio系列变送器家庭这个成员集中在300到450兆赫的超高频的许可频段和技术支持的数据速率高达20比特/秒。

　　集成传输仅AM芯片的图像

　　图2：集成传输仅AM芯片可以使用很少的外部元件提供小型、低成本和可靠的链路。

　　从1.8到3.6伏操作，逻辑电平信号简单地将载波关上和关闭。它也可以操作从40到85°C，适合大多数野生动物或遥测发射机，如气象气球，海洋传感器，或其他有限范围的视线数据链接。

　　相应的QwikRadio系列接收器像小soic-8-pin micrf007ym完成数据链路。使用传统的超外差窄带接收器，它使用一个外部晶体或参考时钟的内部本地振荡器，便于选择中心频率。在产品信息页上提供了几个建议的匹配水晶链接(使用所提供的链接)。

　　所有检测(解调器)的数据过滤是在micrf007ym提供，所以没有外部基带滤波器是必需的。解调器滤波器带宽固定在2.5千赫。数据传输速率高达3.2 kbps可采用NRZ波形实现。其他一些家庭成员支持频率高达1千兆赫。

　　另一个有趣的部分是格言，也提供小问式射频发射设备如max7044aka + T支持300-450兆赫UHF频段。这里的一个很好的特性是使用1/第十六的缓冲时钟信号的单输入数据接口。这允许几乎所有微控制器实现基本的代码跳频音序器。这有助于在低成本、简单的rf传输链路上实现互操作性或抗噪性。

　　准则还提供了FCC和ETSI要求应用笔记短程UHF ASK调制发射机。还有一个用于低成本ISM频段发射机的功率放大器应用笔记。

　　其他的选择

　　其他一些供应商也制作了精心设计的AM和ook马风格的低成本只传输部分小脚印。有少数人关注ISM频段的特定频率。采取，例如，8引脚表面贴装技术txm-418-lc LINX 418兆赫和433兆赫的LINX txm-433-lr。两者都要求，AM AM发射机，提供稳定的性能，在不同的天线负载条件。433 MHz的LR部分相比413 MHz的LC部分的5比特/秒有一个最大10 KB /秒的数据速率。Linx技术5 kbit /秒txm-315-lc 315兆赫的一部分，也可。

　　每个实现的固定频带允许多个设备之间的互操作性。即使不同频率的不同单元同时运行也可以使这种方法更可取。接收器简单地在“站”中进行调整以访问数据流。

　　虽然这种方法不像更昂贵和先进的扩频技术那样有效，但并不是所有的设计都需要这种复杂性。事实上，现代Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等更高的成本、体积和复杂度，使得数字无线电芯片对这些丢弃设计的选择很差。

　　很快500千比特/秒的数据传输率调制器只使用来自STMicroelectronics的sts1txqtr。这是一个用在一个更大的20引脚QFN封装了很多先进的功能相当复杂的部分(图3)。

　　ST部分的一个特别好的特性是具有动态有效载荷的灵活包长度。这不仅仅是一个简单的开/关发射机。这部分是一个实际的射频发射机的外围设备房的GPIO，FIFO，无线电控制，频率合成，和更多。

　　复杂传输芯片的图像

　　图3：复杂的只传输芯片可以提供相当好的数据速率、高级特性和低功耗模式，但可能占用更多空间。

　　在未经许可的UHF频段，有几个子波段，这些部分可以具体支持。这些都是150-174兆赫，300-348兆赫，387-470兆赫，和779-956兆赫。这使得很容易分割几个设备同时或同时操作，只要有相应的接收器。结果，可以支持由外部MCU管理的跳频。请注意，这是一个比现代的，复杂的扩频无线电提供较慢的速率跳，但它仍然是非常有用的。

　　意法半导体的sts1txqtr大于6和8引脚部分我们看那么远，但它带来的更高层次的功能，包括支持128位AES加密。它还支持FM和高斯频移键控(GFSK调制，其中)带来了其他的好处，我们将讨论在本系列的2部分，在其中我们将解决FM和PSK一次性发射器。

　　在总结

　　从监测鸟类的迁徙模式从卫星传送的科学数据，许多类型的单向射频链路用于和这些应用程序通常需要一次性的收音机。如本文所讨论的，设计工程师这里有许多选项和多种技术，部分性能和功能是可用的。每一个需要的是不同的，所以仔细考虑根据大小、电源选项，和成本的约束应该是每一个设计进行。

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