高性能Sub-GHz无线芯片及应用方案

　　当今世界，无线产品早已无处不在。在我们周围分布着大量的无线产品和应用系统，如气象站、汽车无钥匙进入系统(RKE)、喷灌系统、照明系统、智能家居、自动抄表等等。

　　在无线应用领域，1GHz以下(Sub-GHz)频段的无线市场拥有巨大且日益增长的商业机会。以汽车、消费电子市场为例：仅汽车的无钥匙进入系统，每年就有1.5亿套产品市场;而消费类电子产品的市场容量每年都有上亿套。此外，近年来兴起的家庭自动化和自动抄表应用也有很高的市场需求。巨大的商机使得无线市场非常具有吸引力。

　　无线产品之所以具有广泛的应用，很重要的一点就是现代无线器件降低了产品设计的门槛。现代无线器件的集成度越来越高，多功能部件如调制解调、天线调谐、自动频率控制等，都能集成在一个无线芯片内，使无线功能可以很容易地加入到最终产品中。设计门槛的降低还包括RF数据链路的成本下降，适合于MCU的轻量级加密算法的广泛应用。设计门槛的降低使越来越多的工程师能进入无线领域，也使越来越多的产品能加入无线功能，从而催生了更多的无线应用，例如游戏控制器、传感器、数据记录仪等。在现有的无线应用中，大规模的应用属于单向链路应用，即一方只发射，另一方只接收，像汽车的无钥匙进入系统、遥控器和传感器就是这一类应用。但双向链路应用也呈增长趋势，一方面很多应用需要通信确认，另一方面双向链路可以降低功耗，因为接收设备可以根据接收信号强度通知发送设备降低发射功率。另外，双向链路还可以提高抗噪声能力。

　　EZRadioPRO系列无线芯片

　　Silicon Labs公司目前有三个系列的无线芯片，即EZRadioPRO、EZRadio和EZRadioLC。其中，EZRadioPRO系列芯片性能出众，它具有高灵敏度(-118dBm)，最大输出输出功率可以达到+20dBm，因此具有业界领先的链路预算(138dBm)。无线功能的高度集成大大减少了外部元件数，也降低了工作电流;丰富的片上功能，降低了系统的复杂性和成本。芯片内建天线多集算法、包处理器、唤醒定时器、电池电压检测等功能，使无线功能的设计和实现变得非常简单。它适合于更远的通信距离(大于3km)，具有很好的链路性能，提高了数据可靠性，大大简化了系统设计。

　　图1是EZRadioPRO系列中的收发器芯片Si4432的原理框图。可以看到，该芯片接收部分集成了低噪声放大器、可编程增益放大器、自动增益控制电路，而可编程增益放大器的输出信号被内部ADC转化为数字信号，后续的信号处理均采用数字信号处理技术实现，保证了芯片工作的可靠性。要发送的数据经过数字调制器调制后，由内建的功率放大器发射出去，Si4432实现了数字调制解调器的功能，芯片内部还集成了电池电压检测器、温度传感器以及一个可供用户使用的8位ADC。