短距離無線電:無線你的生活
出處:hui7744 發(fā)布于:2011-08-17 10:47:16
1 什么是短距離無線電?
短距離無線電或短距離器件(SRD)是一種高集成度的收發(fā)器,通常集成在單芯片上,用于實現(xiàn)較寬范圍的無線數(shù)據(jù)應(yīng)用。
這些收發(fā)器的工作頻率范圍是多少?
2 我應(yīng)該選擇什么頻率?
大多數(shù)單芯片收發(fā)器工作在為免許可無線數(shù)據(jù)應(yīng)用預(yù)留的ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療)頻帶。美國的常用頻率包括315、433和902~928MHz,以及2.4~2.5GHz和5.7~5.8GHz。歐洲的常用頻率是868MHz。
選擇什么頻率視自身情況而定。您可以在較低的頻率下傳輸較長的距離,但需要權(quán)衡天線的尺寸,因為較低的頻率需要更長的天線。還需要記住有些頻帶,特別是2.4~2.5GHz范圍,承載著Wi-Fi局域網(wǎng)(LAN)、藍牙、無繩電話、ZigBee、微波爐以及很多其它物體的通信,它們可能會干擾您的應(yīng)用。不過,2.4GHz頻帶是可用的,不需要針對不同的國家或地區(qū)進行多個設(shè)計。
3 使用這些器件是否需要FCC許可?
不需要許可,尤其當您選擇的是為特定ISM頻帶所設(shè)計的商用芯片時。但是,終產(chǎn)品必須經(jīng)過FCC測試,以確保符合ISM規(guī)則和法令。如果您計劃制作無線ISM產(chǎn)品,您需要閱讀相關(guān)的規(guī)則和法令,詳細介紹可以參考美國聯(lián)邦法規(guī)(CFR)的第47章第15部分,美國聯(lián)邦法規(guī)可以在www.fcc.gov,需要注意特別查看15.231~15.249的部分。
4 廣泛使用的應(yīng)用有哪些?
有許多應(yīng)用是常見的,例如車庫門開啟器、遠程無鑰匙車門鎖、胎壓檢測、遙測溫度計、無線遙感器,以及遙控玩具。家庭以及樓宇自動化代表一個重要范疇。
短距離無線電的其它應(yīng)用包括公用事業(yè)的遠程自動抄表、安全系統(tǒng)、病人無線監(jiān)控、工業(yè)過程控制,以及消費類電子遠程控制。
5 與使用藍牙、超寬帶(UWB)、Wi-Fi或ZigBee的其它無線器件相比,這些短距離無線電產(chǎn)品如何?
藍牙、超寬帶、Wi-Fi和ZigBee通常設(shè)計用于特定的領(lǐng)域。短距離收發(fā)器用于只需要簡單的點對點或點對多點連接,且無需聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用。
6 短距離收發(fā)器使用的是哪一種RF功率輸出級?
大多數(shù)功率級在1mW或者0 d Bm~100mW或20dBm的范圍??偟陌l(fā)射功率還會受到天線增益的影響,這一影響在較高的接收功率下會表現(xiàn)出來。
這被稱作等效全向輻射功率(EIRP)。
7 短距離收發(fā)器的范圍有多大?
范圍取決于許多不同的因素,包括工作頻率、發(fā)射機功率、天線增益、發(fā)射機與接收機之間的距離、天線高度、接收機靈敏度、以及障礙物或室內(nèi)應(yīng)用等環(huán)境條件。范圍可從僅幾英尺到數(shù)公里。
8 這些收發(fā)器能實現(xiàn)多大的數(shù)據(jù)速率?
常見的是1~10Kbit/s范圍的較低速率。通常,這些收發(fā)器的速率幾乎總是小于200Kbit/s。
9 典型的短距離收發(fā)器內(nèi)部包含什么?
圖中所示的是面向433、868以及915MHz ISM頻帶應(yīng)用的典型收發(fā)器設(shè)計。它可用于實現(xiàn)頻移鍵控(FSK)、高斯濾波FSK、幅度鍵控(ASK),以及高斯濾波開關(guān)鍵控(OOK)。

典型的低IF I/Q架構(gòu)接收機包括接收信號強度指示(RSSI)和FSK或ASK解調(diào)器。發(fā)射機為一個用于設(shè)置工作
頻率的鎖相環(huán)(PLL)乘法器以及一個合適的調(diào)制器。功率放大器對送至天線的輸出進行升壓。
它支持300bit/s~200Kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接收機靈敏度隨著數(shù)據(jù)速率以及期望的誤碼率(BER)而變化,范圍為-106.5~-119.2dBm。發(fā)射功率可在-16~13dBm的范圍內(nèi)以0.3dBm的步長進行編程。
10 對于天線的選擇或者設(shè)計,您有什么好的建議?
為使天線與收發(fā)器相匹配,通常需要一些外部的分立電感和電容。半波偶極子或四分之一波地平面等簡單天線通常工作良好。
您還可以使用環(huán)形天線。偶極子或者環(huán)形天線有時可能僅制作在印刷電路板(PCB)上。另外,還有許多合適的商業(yè)天線制造商。
11 應(yīng)該使用何種數(shù)據(jù)協(xié)議?
短距離器件允許您設(shè)計自己的協(xié)議。
為使功耗,您很有可能需要采用短數(shù)據(jù)包傳輸數(shù)據(jù)。您的協(xié)議可以使用地址來識別特定的無線點。發(fā)射或接收數(shù)據(jù)可能以字節(jié)形式進行。為提高傳輸可靠性,可以采用多種傳輸。
12 在選擇ISM產(chǎn)品方面,有哪些有用的設(shè)計技巧?
首先,與2.4GHz無線電相比較,900MHz無線電將提供較長的距離,更容易穿透墻壁和其它障礙。
其次,有些應(yīng)用可能只需要一個遠程發(fā)射機,因而可使用比較便宜且功耗較低的發(fā)射機芯片。
第三,較快的數(shù)據(jù)速率將使得TX發(fā)送數(shù)據(jù)后能較快速的回到省電模式。
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