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高集成度Sub-GHz射频芯片满足低成本应用需求(图)

有线向无线技术的变迁简化了人们的生活，如今，无线产品在我们的生活和生产中随处可见。随着无线技术的发展，新型无线应用市场呈现出快速发展的趋势：例如，家庭自动化、无线抄表、车库门遥控开关、儿童跟踪器等，这些新兴的无线应用领域大多采用了1GHz以下（Sub-GHz）频段。相比其他一些无线技术，Sub-GHz传输的距离更远，受到的干扰会更小，因此得到了更多应用。面对Sub-GHz无线市场的快速发展，在此频段的收发器IC具有极大的市场发展前景。

高集成度单芯片Si4010射频发射器

在Sub-GHz无线市场中，有很多需求来自对成本要求苛刻的单向链路应用。由于成本所限，市场急需具有高集成度并且具有成本优势的单芯片解决方案。日前，Silicon Laboratories (芯科实验室有限公司)推出了一款EZRadio无线IC解决方案Si4010，该方案可大幅降低各种用在消费类电子、工业控制和自动化系统中单向无线链路的成本和复杂度。Si4010系统单芯片射频发射器能让开发人员最佳化遥控门锁、车库门开启器、遥控器、楼宇自动化系统和安防装置的设计，以最低的系统成本达到最高的性能，同时还能确保完整的单向链路。

无晶体振荡器架构具有多种优点
Si4010射频发射器是一款单芯片遥控IC，仅需一个外部旁路电容、一块印制电路板、电池和一个带按键的外壳便能构成完整的无线遥控器。Si4010采用专利的无晶体振荡器架构，其载波频率精确度在商业温度范围内可达±150 ppm，在工业温度范围内则可达±250 ppm。据Silicon Laboratories无线产品线高级产品经理Lawrence Der博士介绍，相比基于saw（声表面波）的发射器和有晶振的发射器，这种无晶体振荡器架构具有多种优点：和基于saw（声表面波）的发射器相比，它的频率更加精准，精度可提高一倍；相比有晶振的产品，这种无晶体振荡器架构可以实现极高的集成度，从而降低成本，由于不需要外部晶振，因此对外部的冲击和振动干扰也有很好的防御效果。

专利技术实现极佳的发射效率和稳定的输出功率
除了高集成度外，Si4010射频发射器还采用了很多专有的技术，实现了极高的性能。

Si4010具有天线自动调谐功能，它的专利调谐电路可自动微调天线，以达到最佳的发射效率和稳定的输出功率。一般来说，发射频率会因印制电路板环形天线的制造及环境变量而有所差异，由此会导致天线效率明显的降低及电力的浪费。Si4010的天线调谐电路可调整芯片上可变电容，配合天线的电感，由此让天线效率最佳化。Si4010可支持可编程边沿速率控制的OOK调制模式、可降低谐波辐射(harmonic emissions)，符合政府的射频规定。它的表现也优于分立式方案，可提供+10 dBm的输出功率、优异的有效范围及可靠的连结。

小于10 nA的待机电流保证了极低功耗
Si4010的低功耗能大幅延长遥控器的电池寿命，Si4010可提供1.8 ~ 3.6 V的电压范围、超低的电流消耗(<10 nA的待机电流和<20 mA的峰值电流)以及低功耗触控唤醒模式，对于采用钮扣电池的应用而言，Si4010是最为理想的解决方案。大部分遥控器每天的使用次数并不多，也就是说除了使用者在按下遥控器按键时，遥控器大部分时间都处于待机模式。在待机模式下，Si4010的触控唤醒GPIO功能可确保在测试按键时没有电流损耗。

Si4010包含一个嵌入式兼容8051微控制器(MCU)，内具4 kB的RAM、8 kB的一次性编程(OTP)非易失性内存、一个128位EEPROM以及用于函数库(library)功能的12 kB ROM。这些基于ROM的函数让开发人员能轻松实现复杂的功能，例如采用验证过的代码，在遥控器中加入安全加密功能，以减少风险及开发时间。此微控制器上的数字外围功能包括触控唤醒GPIO、一个专利技术的可提供100万次读写寿命的20位EEPROM、一个LED驱动器、休眠定时器、一个调试器，以及可提供安全单向链路的高速128位高级加密标准(AES)加速器。

除了在硬件上实现极高的性能外，Si4010还有丰富的软件和开发工具支持。为加速单向连结产品的开发速度，Silicon Labs目前提供：
• 4010-DASKF_434评估套件，可展示门锁遥控器(RKE fob)功能。
• 4010-DAAKF_434评估套件，可展示遥控门锁中的AES加密功能。
• 4010-DKKF_434开发套件，提供丰富的Si4010软件开发环境。

Si4010系统单芯片发射器能与Silicon Labs的Si431x射频接收器组成最佳的发射/接收器解决方案，可让工作于sub-GHz范围(27至960 MHz)内的单向链路系统的整体材料成本得以大幅减少，并节省宝贵的电路板空间。Si431x接收器具有最先进的集成度，仅需两个外部天线搭配元器件、一个石英振荡器和一个旁路电容，无需采用昂贵的射频表面声波组件和中频(IF)陶瓷滤波器。

对于强调成本的无线单向链路应用而言，Si4010无疑是一款合适的sub-GHz系统单芯片发射器。与需使用20余个分立组件的离散式方案相比，高集成度的Si4010可显著减少发射器节点的材料成本、设计时间和复杂度。

关于EZRadio相关产品、样品及开发工具的更多信息，可参考www.silabs.com/pr/wireless。



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