仅TX RF通信链路的设计方法

许多无线链路(如电话和Wi-Fi)都是双向的，甚至可以是全双工的。然而，存在许多应用，其中仅传输是给定设计和应用所需的全部。这通常会带来独特的限制。例如，您的汽车的无钥匙进入系统需要体积小，功率低，并且传输具有足够发射功率的独特键控信号，以便在各种天气下可靠。相应的基站通常不受空间限制或功率限制，并保持设计的仅接收部分。

简单但无效

单独的晶体管电路可以完全处理RF发射器级(图1)。它甚至不使用微控制器。机械开关向使用Hartley，Collpits或调谐储能电路的振荡器晶体管供电。稳定的AC正弦波形通过简单的天线辐射。在接收端，调谐电路可以使用简单的二极管作为检测器，并恢复按下按钮的有效信号。这基本上是AM载波ON/载波关闭无线仅发送链路。

图1：最简单的TX仅AM载波开/载波关闭RF发射器可以使用单个晶体管和一些无源元件构建。

虽然这是一个有用的演示，但这可能不是一个有效的设计。每个TX/RCV对都必须调谐到不同的频率;否则你只能在任何给定的区域使用一个。从可靠性的角度来看，温度和元件漂移也会使设计变得很糟糕。

为了有用，在制造过程中可以轻松分配的编码信号需要在稳定的载波上传输。此配套代码也需要在接收板上轻松设置。

可以使用DIP开关设置逻辑顺序AM突发。另外，低成本的单晶体管FM发射器也很容易设计(图2)。 DTMF或调制解调器音调可以允许简单的数字通信，而不是载波开/关载波。

图2：单个晶体管电路还可以创建一个可以通过简单FSK或DTMF通信的FM发射器。

现在，嵌入式微控制器的成本低于机械式DIP-Switch或逻辑芯片，并提供更好的性能和功能。这意味着它们可以被编程为执行RF TX功能或与处理通信链路和协议的芯片接口。

幸运的是，芯片制造商提供了许多满足不同需求的好选择。以RF解决方案中的QAM-TX3 AM发射器模块为例(图3)。基于SAW谐振器的稳定性，这些紧凑的315或433 MHz通孔，仅发送模块使用ASK调制，最高可达3 Kbits/sec。

图3：低成本AM传输模块使用SAW谐振器来提供良好的性能并降低成本。

这些部件的发射范围高达50米，其发射功率与工作电压成正比，范围为3至12 VDC。仍需要从外部定序器或微控制器应用数据。这些模块允许微型发射器与发射器分离，因为运行发射器只需要简单的3线接口。

该公司的另一个紧凑型解决方案是FM-RTFQ1-433，这是一种基于FM的发射器模块系列，可在315，433或868 MHz频段工作(图4a)。它们的工作电压为3至12伏特，视距范围可达250米(建筑物内，额定值为75米)，数据速率高达9.6千比特/秒。

图4a：基于FM的仅传输模块的站点范围为250米。

除了FM发射器模块外，该公司还提供足迹兼容的配对接收器模块，如RRFQ1和RRFQ2(图4b)。这些垂直安装SIP模块易于插入基站设计中。基站上的插座允许在制造期间设置频率。

图4b：仅接收板可以SIP安装到基站，允许一种设计支持多种频率。

更多选项

单片变送器解决方案也是一个不错的选择，特别是在空间紧张的情况下。其中的领导者是制造MICRF113YM6 TR SOT23-6 QWIKRADIO的Micrel。这些UHF ASK发射器工作在300至450 MHz范围内，可使用晶体或陶瓷谐振器实现高达20k Kbits/sec的数据速率，电压低至1.8 V.

这些器件具有功率水平(+ 10dBm进入50欧姆负载)可能超过合规水平，因此您可能需要使用串联电阻或缩放工作电压来切断输出功率。但是，他们对少量附加组件的需求可以使这些部件在无钥匙进入和安全系统设计人员中非常受欢迎(图5)。

图5：MICRF113可以使用PCB天线，只需很少的元件即可创建稳固的仅发送链路。

另一个竞争者是Maxim同样大小的SOT23-8 8引脚MAX1472AKA + T ASK射频发射器芯片。这些300至450 MHz器件采用晶体参考锁相环，以提供更好的稳定性，更快的建立时间，以及基于SAW滤波器的设计更大的调制深度，为50欧姆负载提供+10 dBm输出功率。 -40至+125摄氏度的扩展温度范围使这些零件成为汽车市场的参与者。

更大的(16引脚TSSOP)英飞凌TDK5110是用于433和868 MHz频段的ASK和FSK发射器。该器件具有完全集成的PLL合成器和高效功率放大器，可节省电流并延长电池寿命。一个很好的功能是该器件具有可编程时钟分频器输出，可用于为本地微控制器供电。这可以通过消除另一个振荡器和支持组件来减少组件数量。

要获得高达500 Kbits/sec的数据速率，您可能需要查看Texas Instruments CC115LRTKT ISM发送器。此外，315，433和868 MHz频段，这些部分还支持915 MHz频段，并提供FSK，GFSK和OOK类型的调制方案。

采用20引脚VQFN封装，这些器件具有可编程输出功率水平，可以达到更高的+12 dBm输出功率水平，并使用4线SPI接口与主机微通信进行通道配置，数据包控制和数据缓冲。

Silicon Labs SI4010-C2-GT是一款完全集成的无晶体CMOS SoC射频发射器，内置CIP-51 8051 MCU，采用FSK调制方案，可以达到1200 Kbits/sec的数据速率。 10引脚MSOP封装部件是该公司的EZRadio芯片之一，工作频率为27至960 MHz。

这些器件不仅仅是一个无线电发射器(图6)，它还包含一个24 MIP高速内部优化8051内核，可在1或2个时钟周期内执行70%的功能。此外，该器件还具有128位AES加密引擎，电池监视器，低压差稳压器，128位EEPROM，4k字节SRAM，8字节低泄漏，高压RAM(HVRAM)和12 KB ROM等功能。 。

图6：集成在此发射器芯片中的众所周知的嵌入式和增强型8051内核使嵌入式系统设计人员能够实现具有特定功能的小尺寸。

虽然这些部件可以经济有效地用于处理简单的任务，如车库门开启器，无钥匙进入和远程控制开/关功能，但它们也能很好地处理更安全的应用，如报警系统传感器，家庭自动化，能量管理和其他需要互操作性和/或加密数据流的应用程序，以使这些设计更具有黑客证据。