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RF系統設計需要考慮哪些因素

作者: 時間:2013-09-28 來源:網絡 收藏
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  注:Asin(ωt) 是具有幅度A的RF載波;g(t) 是具有數值1而開啟或具有數值0而關斷的選通信號;最大幅度為1A。

  雖然ASK和OOK似乎具有相同的外形,重要的是注意ASK信號的幅度是其OOK對等信號的兩倍,這意味著使用ASK調制輸入進行接收器靈敏度測量時,對于使用OKK調制信號來測量相同的接收器,將會產生優勝6dB的數值。在實際中,汽車RKE和PKE系統使用OOK。

  選擇OOK或FSK調制對于接收器在干擾和干擾臺信號中運作的能力有著隱含影響,通常,對于OOK接收器,如果干擾低于所需RF信號10dB至12dB,解調制錯誤(BER = 10-3)將開始出現。在使用FSK的情況下,解調制錯誤出現的RF干擾必需更大。通常,通常在低于有用信號4dB至6dB的情況下(η = 1),這表示在干擾中間FSK調制相對于OOK調制具有更穩健的性能優勢。

  RF載波頻率

  關于何種載波頻帶在汽車遙控和被動無匙門禁系統中提供最佳性能的論題方面有著很多的爭議,包括高頻帶(868-915MHz)或低頻帶(315-434MHz)。要解答這個問題,需要更多地了解每種頻帶的基礎特性。

  一個指標是考慮地區管理機構允許的輸出功率,通常,高頻帶允許較高的幅射發射功率,可以帶來更大的系統傳輸范圍。然而,這是一把“雙刃劍”,因為一個意想不至的后果是來自相同頻譜中其它大功率應用的干擾的出現。很重要的是留意大功率干擾也出現在低頻帶中。然而,在高頻帶中較大幅度干擾似乎比低頻帶中嚴重,這是合理的。

  另一個考慮因素是RF路徑損耗,它隨著頻率增加而增加。為了補償較高的路徑損耗,必需提高發射器的有效幅射功率,只有通過選擇具有較高輸出功率能力的發射器,或者使用具有較高效率的天線,才能做到這一點。在分析RF鏈路預算的路徑損耗、發射功率和天線效率時,可能得出在高頻帶下較高發射功率將會對系統的運作范圍產生邊際影響的優勢。

  顯然,高頻帶運作的主要優勢是能夠使用很小的物理尺寸來實現高效的天線(雙極),這是因為波長比低頻帶情況縮短兩到三倍。這不僅對于手持式遙控鎖匙應用非常有吸引力的,還對汽車應用具有吸引力。然而,高頻帶往往在較多的方向上傳播,可能無法提供圍繞汽車輪廓的低頻帶系統的一致性性能。

  最后,重要的一點是高頻帶或低頻帶運作的選擇是參考頻率晶體的規范和射頻裝置所需的相關容差,這可能對高頻帶和低頻帶系統的成本和性能產生重大的影響,參見以下示例描述。

  示例1:

  如果演算一個具有150PPM頻率容差的典型晶體對于在915MHz下的高頻帶發射器應用的影響,所得到的頻率容差是±137.25kHz,然而,將相同的150PPM晶體容差應用于315MHz的低頻帶發射器應用,所得到的頻率容差則降至±47.25kHz。顯然,高頻帶應用所需的IFBW大約比低頻帶應用增大三倍,以便捕獲發射頻譜的更大范圍的變化。由于接收器靈敏度通常與其IFBW成反比,通過減小系統的運作范圍,可以減小高頻帶系統的敏感性并影響性能。

  示例2:

  為了緩減這種效應,選擇具有50PPM的較低容差的晶體用于高頻帶應用,這可將915MHz下的頻率容差從±137.25kHz減小至±45.75kHz。現在,可以選擇在315MHz 下具有相當于±47.25kHz性能的IFBW,但是,代價是較高精度的參考頻率晶體和其相關成本。

  結論

  近年來,高集成度射頻裝置的設計和可用性進步變得更為普遍,為了實現這些近期發展的最大優勢,工程師值得花費精力來重新考慮今天的架構。本文旨在重新研究基礎的系統運作考慮因素,比如干擾、調制和頻率選擇,并且根據愛特梅爾ATA5830N發射器和Atmel ATA5780N接收器等新型射頻器件來加以探討。


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關鍵詞: RF系統

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