单芯片无线发射器问世 满足遥控器新需求

如今，无线射频技术已经越来越多地渗透到人们的日常生活之中。从住宅的门禁到家电遥控器，从汽车后装报警器到商用无线POS机，从市政的计量仪表系统到医疗用监测器，无线射频芯片的身影随处可见。不过，随着终端应用的便携化、智能化的需求日益提升，无线射频方案也面临着升级换代。

单芯片方案

“更高的集成度是无线射频产品的发展趋势。” Silicon Laboratories公司嵌入式混合信号无线产品高级产品经理Lawrence Der在接受《中国电子报》记者采访时说。记者了解到，传统无线射频发射器基于SAW(声表面波)技术，在整个方案设计中，除了需要SAW器件之外，还需要配置若干半导体分立器件以及一个MCU。“Silicon Laboratories公司推出的Si4010射频发射器是业界第一款单芯片遥控控制芯片。” Lawrence Der表示，“该方案在射频发射芯片之外仅需要一个外部旁路电容、一块PCB电路板、电池以及外部按键模块，即可组成一个完整的无线遥控器。”

在无线领域，Silicon Laboratories公司拥有丰富的产品线，其EZRadio系列以设计周期短、BOM成本低而著称，其EZRadioPRO系列则具有全面的功能、领先的RF性能和较大的控制范围，而其无线MCU产品系列则具有很高的集成度和很低的功耗，此次最新推出的Si4010单芯片产品属于EZRadio系列。Silicon Labs无线产品总经理Rafi Fried介绍说：“Si4010的高集成特性，大大减少了发射器节点所需的元器件(BOM)，与分立器件方案相比，可以减少至少20个分立元器件，从而减少了设计时间，降低了设计的复杂度。”

低功耗设计

电池的使用寿命也是对遥控器产品的一大考验。据Lawrence Der介绍，Si4010非常适用于钮扣式电池供电应用，其供电电压为1.8 V ~3.6V;此外，其电流损耗也非常低——待机电流小于10nA，峰值电流也小于20mA。

PCB(印制电路板)上环形天线的制造公差和环境改变，将会引起发射频率的变化，从而可能导致天线的效率减低，浪费电力。而Si4010的天线调谐电路不断地通过调节可变电容来达到与天线的自感应匹配，形成共振，提高其效率。Si4010支持可编程开关键控模式(OOK)的边缘速率控制，以降低谐波散射，符合国家无线相关规定。此外，该方案还可以达到+10dBm的输出功率，具备优异的频率范围及完善的链路。

触摸唤醒技术的应用也将进一步降低遥控器的功耗。“许多遥控器每天使用时间很短，在用户按下按键之前都是长时间处于待机模式的。”Lawrence Der 说，“而待机模式下检测按键是通过触摸唤醒GPIO(通用输入/输出)端口，可实现无电流损耗。”记者了解到，唤醒触摸通用I/O口(GPIOs)是被SoC内部的MCU所控制的。

高性能配置

作为一家业内知名的MCU供应商，Silicon Laboratories公司在其单芯片无线发射器产品中集成的MCU也具有高性能。记者了解到，Si4010内置了8051兼容的MCU核，4KB的RAM，8kB非易失性存储器，供一次性编程(OTP)用;128B的EEPROM和12KB的ROM，供存放库函数。这些基于ROM的功能，使开发人员能够轻松地实现复杂的性能，例如通过已被验证的代码来实现遥控的安全加密，降低风险，也减少了开发时间。

在实际应用中，消费者对遥控器在性能的稳定性和传输距离的最大化方面提出了苛刻的要求，因此，自动天线调谐功能也是也成为无线发射器比拼的重要武器。据Lawrence Der介绍，Si4010是第一款系统级的自动天线调谐发射器，具有专利的调谐电路，可自动微调天线以达到最佳效果，以及恒定的输出功耗。“自动天线调谐技术，不仅最大限度地提高了发射器的传输距离、提供了稳定的输出功率，而且可以降低手对遥控器的不利影响。” Lawrence Der说，“使用了该项技术，类似于苹果公司‘天线门’这样的事件就不会在我们的遥控器上发生。” 同时，自动天线调谐功能使RF设计得以简化，从而缩短了产品上市周期。此外，也允许RF元器件或天线有一定的容差范围，这样，就进一步提高了器件的可靠性。

Si4010发射SoC可以跟Silicon Labs的Si431x的RF接收器搭配使用，以使工作频率在1GHz以下(27 MHz ~960MHz)的单向链路系统收发端的元器件数量大大减少，有效地节省电路板空间。