用混合信號設(shè)計概念提升短距離無線傳輸系統(tǒng)性能

　　 假如輸入的接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)超過了預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，模擬射頻接收器將會開始運(yùn)行微控制單元，來進(jìn)一步處理進(jìn)來的信號(區(qū)域3)。但是這種方法有一個問題，就是每次當(dāng)接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)超過了預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，他并不會檢查這些進(jìn)來的信號是不是從預(yù)期的發(fā)射器所來的，就直接喚醒了外置的微控制單元。而混合信號集成電路則有著信息包或是地址證明，所以在中斷并喚醒微控制單元(區(qū)域4)之前，他會確認(rèn)傳送信號對于接收器而言，是否屬于預(yù)期中的?如此一來，將可節(jié)省一部份功率。這對于那些需要長時間將車停在諸如機(jī)場等忙碌且擁擠的停車場等應(yīng)用來說，能夠切實(shí)節(jié)省功率。

表1：針對RKE發(fā)射器所做的一個電池壽命計算范例

　　 在傳輸器部分，主要目標(biāo)便是要極大化電池壽命，可以通過采用具有低操作電壓和低漏電流的混合信號IC達(dá)成此目標(biāo)。表1為計算某假設(shè)的RKE發(fā)射器的電池壽命的范例，此發(fā)射器具有15 mA傳輸電流、在數(shù)據(jù)速率2.4 kbps時的信息包大小為136位、發(fā)射重復(fù)率2，并且假設(shè)每天會按壓按鍵20次，使用容量為210ma/hr的CR2032鈕扣型電池，且總泄漏率為2uA/H (17.52 mAH/yr)。在此范例中，此電池壽命超過10年以上，二且受限于來自休眠模式的漏電流及發(fā)射器的漏電流，以及電池本身的漏電流。為減少漏電，發(fā)射電路僅在按鍵按壓后才會啟動，且在發(fā)射后必需自動斷電。使用混合信號技術(shù)能輕易實(shí)現(xiàn)此按鍵按壓喚醒的特性，使用大型的CMOS開關(guān)能實(shí)質(zhì)連接及切斷發(fā)射器電壓至電池或接地的連結(jié)，從而降低漏電流。

　　 另一個設(shè)計低功率發(fā)射器的關(guān)鍵因素為最大化功率放大器的功效。其中特別適用于混合信號技術(shù)的技巧之一，即是通過使用片上變?nèi)萜?varactor)達(dá)到PCB回路天線的共振，從而最大化功效。在IC中，此變?nèi)萜饕话憔褪羌訖?quán)二進(jìn)制數(shù)組的電容器，其由一系列的CMOS開關(guān)啟動或關(guān)閉，以提供數(shù)字控制和/或可編程能力。模擬變?nèi)萜鳠o法進(jìn)行編程，因此需要使用一些電路和電流以實(shí)現(xiàn)此變?nèi)萜鞯钠珘骸?P>　　 降低系統(tǒng)成本

　　 相較于傳統(tǒng)的模擬RF設(shè)計，混合信號整合設(shè)計的主要優(yōu)點(diǎn)之一便是其高度集成的能力，從而節(jié)省對外部元件的需求。在許多情況中，如Silicon Laboratories產(chǎn)品所示，混合信號設(shè)計能較傳統(tǒng)模擬RF解決方案大幅減少無線系統(tǒng)的線路板面積及外部材料成本，且同時達(dá)到最佳效能?，F(xiàn)在的混合信號架構(gòu)集成了所有包括高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)在內(nèi)的前端模擬電路和數(shù)字后端處理器，從而減少對外部元件的需求。傳統(tǒng)的模擬RF接收器需要芯片外濾波器以進(jìn)行信道濾波，然而混合信號幾乎完全是在數(shù)字電路中執(zhí)行此濾波功能，包括尖銳的陡降、大型的衰減和可編程性都能以CMOS晶體管輕易實(shí)現(xiàn)。高集成程度不僅能節(jié)省BOM成本，外部元器件的減少更能提升無線系統(tǒng)的可制造性，且進(jìn)一步提升生產(chǎn)良率，而這更是會對產(chǎn)品成本造成直接影響。

　　 結(jié)論

　　 對于短距離無線傳輸系統(tǒng)而言，使用混合信號整合電路的獨(dú)特設(shè)計技術(shù)能達(dá)到實(shí)質(zhì)的改善。這些集成型電路在同一基板上結(jié)合了模擬和數(shù)字電路，通過使用數(shù)字技術(shù)補(bǔ)償模擬的缺點(diǎn)，可顯著改善僅有模擬電路的方案的效能。

　　 Silicon Laboratories所提供的許多混合信號電路也包含強(qiáng)大的DSP引擎和數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，對接收到的RF信號能執(zhí)行信號處理功能，從而大幅降低外部微控制器的工作負(fù)荷。產(chǎn)品范例為EZRadio和EZRadioPRO無線產(chǎn)品系列，該系列使用上述混合信號技術(shù)以擴(kuò)展無線傳輸距離、增加電池壽命，并降低用于短距離無線通訊系統(tǒng)中的便攜式裝置的成本和體積。