射频技术原理及应用方案集锦

　　射频识别技术是将非接触特性应用到普通IC卡上，利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。其最大的优点在于非接触、无须光学可视，完成识别工作时无须人工干预、适于实现自动化且不易损坏，可识别高速运动物体，并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便等诸多优点，可以轻松满足信息流量不断增大和信息处理速度不断提高的需求。

　　在我国物流业飞速发展的今天，射频技术以其特有的优势，克服了条码识别需要光学可视、识别距离短、信息不可更改等缺点，成为物流自动识别领域一个耀眼的亮点。射频识别系统通常由电子标签、读写器两部分组成。电子标签是射频识别系统真正的数据载体，放置在需要识别的物品上。

　　射频技术的不断发展，其产品种类繁多，如Texas Instruments、Motorola、Phillips 等世界著名厂家都生产RFID产品，它们的产品各有特点，自成系列，其主要的技术及性能差别主要体现在如下几个方面：耦合方式不同；发送频率不同；标签是否有源；读取电子标签数据的技术实现手段不同；作用距离不同。 按照电子标签的组成结构，电子标签分为一般存储型、加密存储型、带CPU型以及超级智能型等，根据不同的载波频率，电子标签分为高频电子标签（915MHZ，2.45GHZ 5.8GHZ）和低频电子标签（125KHZ 13.56MHZ）。其中，载波频率为13.56MHZ的非接触电子标签应用比较广泛，根据其不同的工作距离对应有不同的ISO标准。

　　制定射频技术应用规范的背景及现状信息化是物流的灵魂，作为物流信息化的重要组成部分--信息采集，更是信息化的基础和根本。物流信息化离不开标准。实现物流的标准化，就是要以物流产业为对象，在物流这个大系统中需求一致性，实行标准化。其中，数据采集的标准化在整个物流标准化工作中占据着重要的地位和作用。

　　目前，信息采集技术主要包括条码技术和射频识别技术。条码技术的优点在于其价格相对便宜，因此在超市等商品零售部门获得了广泛的利用。其缺点在于，信息无法更改，存储容量相对较小。如果需要更改信息则需要重新贴上条码标签，既增加了工序，浪费了人力资源，同时又增加了物流成本。其“先天不足”与缺陷越来越难以满足人们的需求。 射频技术的出现，改变了传统的数据采集方法，它信息含量大，可以根据需要实时更改，简化了物流的中间环节，缩短了物流人工操作时间，其准确性、快速性和兼容性越来越得到行业的认同和赞许。但是，目前我国国内有关射频识别技术的应用，没有一个统一的标准规范，也没有一个适用于国内物流行业的射频识别技术规范。各个公司依据自身的判断，选择购买各自的射频识别设备，或自主开发各自的射频识别设备，造成各公司间的射频识别设备千差万别，主要表现在卡容量、信息格式、存储命令、命令代码、能量接口、天线、通讯协议及通讯频率等方面不一致，造成公司与公司间不能实现信息共享和传递，无法满足现代物流发展的要求，阻碍物流信息化发展。因此，规范射频识别技术标准，制定射频识别技术相应标准，是我国物流业发展的迫切需求。

　　目前，射频技术的有关标准正在由有关单位逐步制定，《物流射频电子标签技术规范》，《物流射频识别过程通讯规范》以及《物流射频识别读写器应用规范》三个基础性的标准，已经于2002年在科技基础性工作专项资金项目《物流配送标准体系及关键标准的研究 与制定》中立项，预计今年5月完成征求意见稿。其他诸如《物流电子标签设计》、《货物集装箱射频识别标签代码结构》、《行李标签射频识别代码结构》、《货物集装箱射频识别信息交换要素》等一系列射频技术应用标准，将逐步得到立项。射频识别技术应用标准制定过程中的思考应用标准的制定是为了规范行业应用，因此应用标准的制定需要紧密结合实际，彻底了解行业需要以及行业应用的特点，制定符合我国物流发展实际情况的射频技术规范，这样制定的标准才会有广泛的应用基础，才能在行业中得到广泛的认同并得到推广使用，达到制定标准的最终目的。 但是，我国物流业的发展基本上还处于初级阶段，信息化水平普遍比较低，基本上还处于“人力资源”为主的时代，应用先进的射频技术到物流实际中去的基本上没有，除了铁道系统现在利用射频技术进行车厢识别以外，像物流中的仓储管理、货物配送等方面，尚未看到有射频技术的应用。 在这种情况下，射频技术标准或应用规范的制定，肯定会出现不小的困难，但对待这些困难也不是完全没有办法，我们可以通过建立物流示范工程或者建立国家物流实验室的办法，来辅助射频技术相关标准的制定。但是，标准的不断修订和不断完善是肯定需要的。

RF4CE的智能LED照明调控系统设计方案

　　本方案中所设计的智能照明系统可通过人机界面设置期望的光强、色温及特殊照明效果，当遥控器将控制需求发送到各LED调光器后，可由调光器自动 完成LED 工作状态的调控，以组成用户所需的照明环境，并达到节能降耗的效果。经实测，本LED 照明调控系统能以较高的性价比实现LED 照明系统的智能调控，同时提高电能利用效率。

　　引言

　　以LED 为代表的新一代绿色环保光源近年来逐步得到普及应用，人们对LED 照明高效控制和功能多样化、个性化的要求也不断提高。如何能够根据用户需求营造特定场景对应的光环境，提高照明效率，减少能源浪费，是LED 智能控制系统研究的重要内容。

　 　通信方式是LED 智能控制系统的重要组成部分。目前已有利用DALI、C-Bus、DMX512、以太网等有线网络技术以及ZigBee、GPRS 等无线网络技术实现的传统光源或LED 照明控制系统，然而，基于上述通信方式的LED 控制系统在控制协议的开放性、数据传输可靠性、安全性、设备硬件成本、运营成本等方面均存在一定程度的不足。

　　RF4CE 是2009 年由ZigBee 联盟与RF4CE 联盟共同提出的面向家电领域的射频遥控标准，其目标是最终取代目前广泛使用的红外遥控技术。RF4CE 是基于IEEE802.15.4 物理层与MAC 层构建的网络层和应用层协议，具有非视距传输、双向通信、超低功耗、互操作性好、采用免费ISM 频段等优点，可作为家庭自动化和娱乐应用的重要无线通信平台。

　　针对现有LED 照明控制系统存在的不足，本项目依据RF4CE 射频遥控标准，设计了一套交互性好、可靠性高、经济实用的LED 智能照明系统，可通过对家居及公共场所LED照明系统的网络化调控，实现用户期望的各种照明环境，并达到节能降耗的效果。

　　1 系统总体结构

　 　LED 照明调控系统由遥控器和大功率LED 调光器组成，双方通过内置RF4CE 协议的CC2530 模块实现无线连接，图1 所示是LED 调控系统的设备结构图。用户利用遥控器按键输入控制指令，指令以符合RF4CE 协议的数据包形式发送到调光器，调光器根据指令要求，结合当前工作状态，产生R、G、B 三组PWM 输出，控制红、绿、蓝三种大功率LED 照明灯的功率，形成所需的光强或色温效果。调光器中的EEPROM用于存储特殊照明效果对应的PWM 序列（即配方表）。

　　

　　2 硬件电路

　 　图2 所示为遥控器主控电路的硬件原理图。该遥控器以STC89C52 为主控制器，外设包括8 个操作按键和1 个状态指示灯。STC89C52 与CC2530 模块采用串行连接。为节省电能，STC89C52 和CC2530 平时均处于休眠状态，8 个按键中的任何一个被按下时，除了使P2 口中对应口线表现为低电平，也通过对应二极管的导通产生外部中断，将单片机从休眠中唤醒，并立即发送按键对应的键值。CC2530 则利用串口中断唤醒，及时将主控单片机发出的键值无线发送给LED 调光器。

　　

　 　图3 所示为CC2530 模块的硬件原理图。图中的CC2530是TI 公司推出的无线SoC 芯片，片上集成有80C51 微处理器、IEEE 802.15.4 RF 收发器、大容量存储器和丰富的接口部件，通过加载ZigBee 和RF4CE 协议栈，可方便地实现基于两种协议的典型应用。CC2530 仅需少量外围元件，其中，天线部分对无线通信性能的影响较大，故元件选择和PCB 制版需严格遵守手册中的注意事项。

　　

　　图4 所示为调光器主控电路的硬件原理图。为产生独立的3 路高频PWM，采用了单时钟周期的增强型51 内核单片机STC12C5410AD，同样晶振条件下的工作速度比普通51 单片机快8~12倍。STC12C5410AD与CC2530 模块也采用串行连接。

　　

　　3 路PWM 输出分别接到R、G、B 3 个LED 驱动器的PWM调光输入端。AT24C64 为8 KB 串行EEPROM 存储器，通过SCL、SDA与单片机的虚拟I2C接口相连，用于存储场景配方表。

　　表1 所列是场景配方表的存储结构。每张表包括起始和结尾标志，逻辑上以每种PWM 组合所持续的时间（单位：s）为基本记录。

　　

　 　图5 所示为LED 驱动电路的硬件结构。图5 中，LT3756为新型大功率LED 驱动芯片，输入电压6~100 V，通过一个外部N沟道MOSFET，可以使用标称值为12 V 的输入驱动20 个1 A 的白光LED，效率超过94%，频率范围为100 kHz~1MHz.

图 5 LED驱动电路

　　LT3756 采用True Color PWM调光技术，调光范围可达3 000：1.

　　3 软件流程

　　系统遥控器的主控程序流程如图6 所示。无线遥控系统本质上只是将接收机本机输入装置以无线方式加以延伸，故其遥控器程序的主要任务是检测按键和发送键值。采用休眠-中断机制可实现单片机的低平均功耗。

　　

　　RF4CE 与红外遥控相比，一个很重要的优点是双向通信，遥控器发出键值后，可根据是否有正确的回应信息，控制状态指示灯的亮灭和闪烁，从而提醒用户进行正确的操作。

　 　本文了提出了一套LED智能照明系统的设计方案，本方案中所设计的智能照明系统将最新射频遥控技术RF4CE 用于LED 照明控制，从而克服了现有DALI、C-Bus 等照明控制系统在开放性、可靠性、安全性、互操作性、设备及运行成本等方面存在的不足。经实测，本LED照明调控系统可实现所要求的各项功能，遥控距离不 小于30 m（ 开阔地）， 遥控器平均电流小于10μA，能以较高的性价比实现LED 照明系统的智能调控，同时提高电能利用效率。

WLAN射频优化的解决方案设计详解

　　本文回顾了WLAN标准IEEE 802.11的发展历程，对其发展趋势做出了判断。结合到WLAN在智能手机中的具体应用对射频单元提出的新的要求，恩智浦半导体公司（NXP）将提供新的射频解决方案，完全满足WLAN最新标准对射频电路的要求。2010年以来，智能手机市场稳步增长。而智能手机一般都提供了无线局域网（WLAN）的连 接，这为WLAN射频单元提供了广阔的市场前景。WLAN的标准自1997年发布以来，为了提升传输速率和吞吐量，对物理层协议进行了补充，对射频单元的 工作频率、性能和复杂度都有新的要求。

　　WLAN的历史和发展趋势

　　无线局域网（WLAN）是基于IEEE 802.11标准、使用免费的ISM频段射频资源实现的局域网络连接。IEEE 802.11的第一个版本的标准由IEEE在1997年制定，该标准定义了媒体访问控制层和物理层。其中，物理层定义了工作频率为2.4GHz的ISM频 段，总数据传输速率为2Mb/s。

　　1999年，IEEE 802.11增加了两个补充版本IEEE 802.11a和IEEE 802.11b，其中IEEE 802.11a定义了5GHz上的ISM频段，数据传输速率可达54Mb/s；而IEEE 802.11b则仍工作在2.4GHz的ISM频段，但传输速率可达11Mb/s。2003年，IEEE为WLAN的物理层作补充，发布了IEEE 802.11g。该版本仍采用2.4GHz频段，但传输速率提高到54Mb/s。2009年，IEEE再次对物理层补充，推出了IEEE 802.11n。该标准支持2.4GHz和5GHz两个频段，同时可采用双倍带宽40MHz，支持多入多出（MIMO）技术。理论上，其最高的传输速率可 达600Mb/s（达到该速率要同时满足64QAM调制、5/6编码速率、40MHz信道带宽、400ns的保护间隔、采用4个空间串流，以及每个串流速 率为150Mb/s）。

　　2014 年1月，作为IEEE 802.11n的升级，新版本IEEE 802.11ac获得通过，该版本采用5GHz频段，可提供更高吞吐量（指成功接收数据的速率）的WLAN服务。IEEE 802.11ac具有更宽的射频带宽（相对于IEEE 802.11n的40MHz带宽，IEEE 802.11ac提供至少80MHz、最高160MHz的带宽），具有更多的MIMO空间串流（最多8路），并支持下行多用户多入多出（MU- MIMO），以及更高级的256-QAM数字调制。因此，IEEE 802.11ac具有更高的数据传输速率，在256QAM调制、5/6编码速率、160MHz带宽、400ns保护间隔的情况下，每个串流可提供最高 866.7Mb/s的传输速率。

　　此外，为实现更高的数据吞吐量，2013年WiGig组织并入了WiFi联盟。WiGig致力于推广 IEEE 802.11ad标准，该标准采用60GHz频段，提供最高7Gb/s传输速率的短距离无线通信服务。由于60GHz信号无法穿透障碍物，当终端设备进入 WiGig信号无法覆盖的区域时，将自动切换到更低频段，但是传输速率将大幅下降。

　　表1总结了IEEE 802.11标准演进的历程，从中可以看出WLAN标准的每一次升级和补充，其结果无非就是为了得到传输速率/吞吐量。为了实现这一目标，可以采用以下两 种手段。1、采用更宽的信道带宽。为实现这一目的，有时就需要提高工作频段。因此，WLAN已经从最初的2.4GHz逐步向5GHz过渡，并且已经出现了 60GHz的标准，从而可以利用更宽的频谱资源。2、采用空间复用技术。从IEEE 802.11n开始，MIMO技术被引入WLAN，并且最大空间串流也在IEEE 802.11ac中得到增加。

　　

　　表1：WLAN物理层标准演进

　 　2010年以来，全球智能手机的 出货量稳步增长。如图1的预计所示，到2017年，全球智能手机每年的出货量将接近16亿部。在智能手机中，由于工艺的差异，手机主芯片通常不会集成 WLAN的射频电路。对于主芯片，WLAN的射频电路属于外围芯片，如图2所示。WLAN标准的不断提升要求WLAN射频电路除了要支持5GHz的 IEEE 802.11ac的需求，也要对IEEE 802.11a/b/g/n作向下兼容支持，此外，还要兼顾到与2.4GHz WLAN标准同频的蓝牙（BT）的共存。

　　

　　图1：全球智能手机出货量统计

　　

　　图2：智能手机内部架构

　　为满足对智能手机WLAN连接标准不断提升的需求，恩智浦半导体即将推出两款集成开关的低噪声放大器芯片（LNA+SW）BGS8324（图3）和BGS8358（图4）。

　　

　　图3：BGS8324 2.4GHz （IEEE 802.11b/g/n）前端芯片架构

　　

　　图4：BGS8358 5GHz （IEEE 802.11a/n/ac） 前端芯片架构

　 　BGS8324是工作在2.4GHz频段的WLAN接收前端芯片，支持IEEE 802.11b/g以及IEEE 802.11n的2.4GHz频段，同时兼顾蓝牙的共存。该产品采用2mm×2mm的QFN封装，无需外部匹配器件，具有体积小、功耗低、设计简单等特 点。该芯片支持2.7V到6V的电压，具有接收放大、直通、发射和蓝牙四种模式，并内置对5.8GHz共存信号的防阻塞功能。

　　 BGS8358是工作在5GHz频段的WLAN接收前端芯片，支持IEEE 802.11a/ac以及IEEE 802.11n的5GHz频段。该芯片采用1.5mm×1.5mm的QFN封装，同样不需要外部匹配器件，具有体积小、功耗低、设计简单等特点。该芯片支 持2.7V到6V的电压，具有接收放大、直通和发射三种模式，并内置对2.4GHz共存信号的防阻塞功能。

　　本文回顾了WLAN的物理 层标准IEEE 802.11的演进历程，分析了该标准历次修正通过工作带宽的增加以及MIMO技术的运用使得数据吞吐量大幅提高的趋势。考虑到WLAN在智能手机中的广 泛应用，为迎合最新的WLAN标准，恩智浦半导体推出了用于智能手机WLAN射频方案的BGS8324和BGS8358两款产品，以兼容IEEE 802.11a/b/g/n/ac各种标准，同时，还兼顾到2.4GHz频段蓝牙的共存。这两款产品具有体积小、功耗低、设计简单等优点，具有广阔的市场 前景。

射频识别技术在门禁系统中的应用

　　射频识别（RFID，即Radio Frequency Identification）技术是自动识别技术在无线电技术方面的具体应用与发展，其基本原理是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别与数据交 换的目的？因此它可实现多目标识别、运动目标识别和远程实时监控及管理．通信距离可从几厘米到几十米，其最主要的优点是环境适应性强，受雨雪、冰雹、灰尘 等影响小，可全天候工作，非接触地完成自动识别、跟踪与管理，并且可穿透非金属物体进行识别，抗干扰能力强。

　　随着生活水平的不 断提高，汽车开始大量进入家庭．在中国城市汽车的保有量迅速增加情况下，车辆的管理已成为一个难题．对车辆进行有效的管理，其核心问题是如何对车辆进行识 别．本文介绍了一个基于射频识别技术的门禁系统，将RFID技术应用于门禁的管理，可以有效地实现对车辆快速可靠地识别，使安防中门禁管理实现高效化、智 能化．

　　1 系统硬件构成

　　射频门禁系统由车载电子标签、车感线圈、射频接口、信号处理、控制系统与管理系统六个部分组成．系统框图如图1所示．

　　

　　图1 射频门禁系统组成结构方框图

　　1．1 电子标签

　　电子标签，通常也被称为应答器．它内部存储车辆及车主的基本信息，安装在车辆上，为无源标签．当电子标签进入阅读器的微波查询信号覆盖区域时，电子标签通过感应电流所获得的能量向阅读器发送出存储在芯片中的信息，有效读取距离是6—10m．

　　1．2 阅读器

　　阅读器包括射频接口和信号处理两个模块．

　　射频接口主要负责信号的发送与接收．它接收来自信号处理与控制系统指令信号，将指令信号变换为微波信号发送出去；同时，它也接收来自电子标签的微波反射信号，并将微波反射信号变换为数字信号送到信号处理模块进行解码处理．

　　信号处理模块主要负责对指令信号和电子标签数据信号的处理。它接收来自管理系统的指令信号，将指令信号编码后送到射频接口，由射频接口变换为微波信号发送出去；同时，它也接收来自射频接口的电子标签数据信号，将电子标签数据信号解码后送到管理系统．

　　1.3 管理系统

　　管理系统主要负责处理用户信息 电子标签数据和控制系统信息．它依据用户指令对系统进行控制与管理，接收来自信号处理模块和控制系统的数据，将指令信号送往信号处理模块和控制系统，同时管理系统可以通过网络跟安防中心通信．

　　1.4 控制系统

　　控制系统主要负责对闸门机构进行通信控制．它接收来自管理系统的指令信号，对闸门机构进行控制，并将闸门状态反馈给管理系统．即如果从电子标签读取的数据经过管理系统分析为合法通行者，则给控制系统信号，开启闸门放行。

　　1.5车感线圈

　 　车感线圈选用PBD232地感环形线圈式检测器。该检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器，它的传感器是一个埋在路面下并通有一定工作电流的环形线 圈 （一般为2m×l。5m）．当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上肘，车辆自身铁质切割磁通线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感变 化量就可以检测出车辆的存在。该检测器的响应时间为lOOms，它的各项性能特点能够保证系统准确、快速地检测到车辆到来，并通过数字I／O卡输出信号给 计算机，启动读写器工作．

　　2 系统软件设计

　　软件系统主要包括阅读器的信号处理和系统管理两个部分。信号处理模块软件开发采用C语言，系统管理部分软件采用Visual C++（VC）编程，数据库采用Microsoft SQL Server 2000．

　　2.1系统工作流程

　 　射频门禁系统的基本工作流程如图2所示．系统首先进行初始化，阅读器按照一定的时间间隔，发送询问信号，由射频接口模块发射出去．当电子标签进人阅读器 的微波查询信号覆盖区域时，电子标签（应答器）接收到询问信号后将自身的信息反向发送给阅读器，阅读器信号处理模块接收到序列号后，进行车辆识别．首先进 行防碰撞处理建立通信通道，然后对该数据信息进行解码，解码后将信息送到数据库进行校验。如果校验正确，发送信号给控制系统；如果有错，则提供声光报警． 在此过程中，若管理系统没有发送结束命令，则结束一个识别过程后，又开始下一个循环．

　　

　　图2 射频门禁系统基本工作流程

　　2．2 管理软件设计

　　管理系统的组成框图如图3所示．

　　

　　图3 管理软件系统框图

　 　该系统运行于Pc机上。Pc机上的应用程序通过采集串口数据，对接收到的数据按照通信协议进行校验．若校验错误，则要求“信号处理模块”重发数据；若校 验正确，则提取车辆标签信息中的车牌号，与数据库中的车辆信息进行对比．若提取的车牌号在数据库中存在，则传送信息给“控制系统”，由控制系统负责对闸门 （门禁）系统的操作，同时在应用程序界面显示当前通行的车辆的基本信息；若提取的车牌号在数据库中不存在，则向管理人员提示报警．

　　数 据库是系统的核心部分，主要设置3种基本表格存放信息．各表及字段定义为：车辆与车主基本信息表：车主名称、车主身份证、车主单位、车卡ID号、车牌号 码、车型、车品牌、车身颜色等；车辆通行记录表（时空信息）：车卡ID号，通过日期时间、通行次数等；系统运行情况记录表：故障编码、故障时间．

　　3 系统功能

　　3．1 远距离识别：由于识别距离可达10m，且系统的信号穿透能力强，因而持卡的业主车辆可以较快的速度进出，而驾驶员不必停车、摇下车窗、伸出手臂接近读卡机等操作，大大提高通行效率．临时车辆进出由管理员提供临时ID卡．

　　3．2 双卡确认：本系统实行驾驶员携带一张卡，此卡可用于门禁进出，车上安装一张卡，系统同时识别到二张卡的信号才给予放行，达到双保险功能．

　　3．3 系统自动记录通过的时间地点：持卡人员进出时，计算机都会自动记载通行记录，并且无法删除记录，便于对进出小区的车辆、人员进行查询、统计及各种报表的生成，从而杜绝了失误、伪造和作弊现象．

　　3．4 临时车辆自动计费：临时车辆读卡后根据入场时间与收费标准自动计 算费用，特殊车辆进出由管理员提供免费停车卡，免费停车卡进行了特殊设置，无法假冒．

　 　总之，门禁系统应用射频识别技术，可以实现持有效电子标签的车不停车，方便通行又节约时间，提高路口的通行效率；更重要的是可以对小区或停车场的车辆出 入进行实时的监控，准确验证出人车辆和车主身份，维护区域治安，使小区或停车场的安防管理更加人性化、信息化、智能化、高效化。

Atmel智能射频低成本高性能的数据传输系统设计

　　对于在不需要许可的 ISM 频段（2.4GHz、868 - 928MHz、433MHz 以及 315MHz）工作的射频器件，Atmel 提供业界顶级性能。我们的器件支持单向或双向数据通信，以满足广泛的专有无线工业和消费应用，例如自动计量、报警系统、家用电器控制、玩具和游戏。

　　我们的智能射频产品包括具有单发射器的单向器件、具有双收发器的双向器件和高性能接收器。

　　Atmel 所有射频元件均设计为无缝协同工作，可以保证无差错设计、集成和测试。我们集成了在典型遥控和门禁系统中基站和移动台所需要的所有部件。

　　关键特性

　　集成设计 — 凭借在数字和模拟设计方面的丰富经验，我们生产的一系列射频器件实现了业界最大的链路增益和损耗预算。自动传输、帧确认和硬件安全加速器等系统级功能卸除了微控制器负载，减少了功耗和计算负担。

　　广泛的数据速率和传输支持 — 我们的器件在曼彻斯特模式和双相模式下支持 1 - 20KB/秒 （FSK） 和 1 - 10KB/秒 （ASK） 的数据速率，也支持位范围可编程实现的透明模式下的其他代码。

　　广泛的频率范围支持 — 我们的器件还支持所有不需要许可的 ISM 频段（2.4GHz、868 - 928MHz、433MHz 以及 315MHz）。因此，您可以设计出面向更广泛的专属无线工业和消费应用的产品。

　　高灵敏度 — 低中频接收器提供了高选择性、阻断和低交互调制，不再需要笨重的阻断表面声波（遥控单元中的 SAW 滤波器）。

　　低电流消耗 — 工作、空闲和休眠模式，帮助延长电池寿命。

　　可调节的输出功率 — 收发器器件支持 0 - 10dBm 的功率输出，可以通过外部电阻调整和稳定此输出。

　　相关器件

　　1.Atmel 接收器集成电路经过专门设计，可以满足低成本、低功耗射频数据传输系统的要求。它们广泛适用于汽车、工业和客户应用，包括配件市场的无钥匙门禁系统、胎压监控系统、遥测、消费/工业遥控应用、家庭娱乐设备、门禁系统以及安全技术系统。

　　设计人员可以在两种类型的智能射频接收器之间进行选择：

　 　Atmel ATA8201 & ATA8202 - 这些 UHF ASK/FSK 透明接收器集成电路采用 5 x 5mm 的 QFN24 封装，支持 Keeloq® 等流行的加密协议。高度集成的设计不要求射频元件，接收天线匹配所需的除外。ATA8201 支持 313 - 317MHz 接收范围，ATA8201 支持 433 - 435MHz 接收范围。

　　Atmel ATA8203、ATA8204 和 ATA8205 - 这些多芯片锁相回路 （PLL） 接收器器件采用 SSO20 封装，在曼彻斯特或双相位编码模式下支持 1 - 10 KB/秒的数据速率。ATA8205 支持 312.5 - 317.5MHz 接收范围，ATA8204 支持 431.5 - 436.5MHz 接收范围，ATA8203 支持 868 - 870MHz 接收范围。

　　详细资料：接收器集成电路Atmel ATA8201 & ATA8202
              接收器集成电路Atmel ATA8203/ATA8204/ATA8205

　　2.得益于 Atmel 的高度集成，您可以利用快速挑战-响应加密功能设计双向遥控和门禁系统，使用的 PCB 板尺寸和电流消耗与单向遥控系统相同。

　　详细资料：收发器集成电路Atmel ATR2406

　 　3.高度集成的微发射器将 Atmel 成功的 AVR 微控制器内核与稳定可靠、经过现场验证的射频发射器整合在一起，这些射频发射器专为电池供电的应用而设计（例如遥控器或车库门开启装置）。强大的 AVR 微控制器简化了硬件和软件设计，实现了约 1 MIPS/MHz 的吞吐量，因此您可以优化功耗与处理速度。系统内闪存提供了最大的编程灵活性。

　　详细资料：发射器器集成电路Atmel ATA8401
              发射器器集成电路Atmel ATA8401 

深度解析高通RF360移动射频前端解决方案

　　智能手机内部的印刷电路板（PCB）区域已成为移动终端第二大最珍贵且竞争最激烈的领域，仅次于无线电频谱。具有讽刺意味的是，本来为缓解带宽 稀缺问题而出现的新增无线电频段的扩展，却恰恰加剧了智能手机内PCB空间的压力。更多的频段需要更多独立的射频（RF）前端元件，如功率放大器、多频带 开关、双工器、滤波器以及匹配元件等。加上对更大屏幕、四核应用处理器、无线连接、电池和附加元件的需求，全部这些都要被封装在超薄外壳内，显而易见，再 没有多余的空间来扩大射频前端，何况要满足单一SKU覆盖全球LTE漫游所需的两倍或三倍频段扩展（见图1）。

　　

　　图1 典型智能手机中有限的PCB空间

　 　美国高通技术公司（QTI）推出的Qualcomm®RF360射频前端解决方案，旨在解决这一问题以及其它相关问题。该解决方案有一个高度集成的射频 前端，基本整合了调制解调器和天线之间的所有基本组件，包括：集成天线开关的射频功率放大器、无线电收发器、天线匹配调谐器和包络功率追踪器。这是一个 “360度全方位”方案，能够简化和解决蜂窝射频前端面临的众多复杂挑战。首先，该方法能够通过改进性能和尺寸来实现产品频带扩展和延伸，从而使产品具备 最强的吸引力，并缩减单一SKU设计尺寸来实现显著生产规模优势的最大化。该前端解决方案于今年2月发布，OEM厂商采用该方案的产品预计将在2013年 晚些时候推出。该前端从设计之初就是一个完整的系统级解决方案，可以与终端的调制解调器、收发器以及传感器交互工作，实现全新的独特性能提升。

　　设计方法

　　在广泛的技术层面，在2G和3G网络在全球的的覆盖范围不断扩大的基础上，前端设计主要用于解决伴随4G LTE（FDD和TDD）扩展带来的射频频段不统一问题，以及在不增加空间需求或影响性能的前提下满足在单一终端或尽量少的SKU上支持所有相关频段的需求。

　 　在经济层面，该前端设计旨在帮助蜂窝终端制造商扩大生产规模，并显著降低成本。相比之前OEM厂商需要多达10个不同的设计才能满足全球所需LTE频段 组合的需求，现在3个或甚至更少的设计就可以实现，而且无需改变电路板布局或增加电路板空间就可以处理这些设计的差异。

　　射频频段扩展，而不增加PCB空间

　 　当今射频面临的核心挑战是解决服务需求和网络容量爆炸式增长所需的更多蜂窝频段——目前全球频段总数已达到40个。另外，OEM厂商需要同时推出多部手 持终端以实现其产品投资的最大化回报，这进一步加剧了挑战的复杂性。移动终端制造商不得不为每款终端推出多个版本，每个版本产量有限，使用的传统射频解决 方案只能处理个别频段，或者在单一终端中集成多个芯片组，以实现更大的覆盖范围。

　　美国高通公司的解决方案通过单一电路板级SKU 解决了射频频带扩展的挑战。该SKU模块支持各种模式和频段（从GSM之后的所有主要蜂窝制式和目前3GPP协议中包括的全部频段）的组合，支持全球漫 游，特别是4G LTE。在没有单一射频解决方案可以处理全球所有频段的情况下，不采用强制方法组合大量离散零件怎么可能实现呢？这需要整合关键技术，将所有的关键技术都 集成到美国高通公司的解决方案内，将其优化成为一个端对端系统。

　　包络功率追踪器

　　 第一个关键技术是包络功率追踪器（ET），它根据信号的瞬态需求来调整功率放大器（PA）电源，。该技术是传统平均功率追踪器（APT）的升级，APT根 据功率水平分组而不是瞬时信号需求来调整功率放大器的供电量。使用APT技术时，未使用的电量不仅浪费电池电力，而且还会产生余热，这增加了对散热空间的 需求（见图2a）。而借助包络追踪器，电量的提供取决于被传输信号内容的瞬时需要（见图2b）。

　　

　　图2 采用平均功率追踪器（a）的功率损失与采用功率包络追踪器（b）的功率节省量对比

　 　包络功率追踪器与终端调制解调器交互工作，调整传输功率以满足被传输内容的瞬时需求，而不是在恒定功率下的长时间间隔后调整。这是业内首个用于 3G/4G LTE移动终端的调制解调器辅助包络追踪器，它将功耗降低最高达20％，发热降低近30％（基于QTI的测试和分析）。这延长了电池续航时间，降低了智能 手机超薄机身内部的发热。

　　包络追踪器与调制解调器一起运行，检测瞬时功率需求，并管理功率放大器。借助基于CMOS的功率放大器，集成水平可以大幅提高，进而衍生出完全集成的射频前端系统级芯片这一想法。系统级芯片是指先进的3D封装技术，现在已可用于射频前端。

　　RF POP

　 　美国高通公司前端解决方案的第二个关键技术是业内首次使用的3D 射频封装或RF POPTM解决方案，采用先进的3D封装技术，单一封装内集成了单芯片多模功率放大器和天线开关（AS），并将滤波器和双工器集成到一个单一基底中，然后 将基底置于基础组件之上，整合成一个单一的“3D”芯片组组合，从而降低了整体的复杂性，摒弃了当今射频前端模块中常见的引线接合。集成功率放大器和天线 开关的封装作为基底层，管脚对所有频段配置都一致，包含滤波器和双工器的封装针对全球和/或多地区频段组合进行配置，置于PA/AS基底之上，就像在一个 通用基底上定制的“顶”。这一组合厚一毫米，在电路板上所占的面积只有美国高通公司前代射频前端解决方案的一半。重要的是，针对不同地区的定制终端无需更 改电路板布局，因为基础PA/ AS层可以保持不变（见图3）。

　　

　　图3 射频POP 3D设计CMOS前端

　 　这种设计基于可支持700MHz到2.7GHz的全球LTE频段以及传统2G/3G频段的架构，降低了“顶”部简化版本所需的本地RF频段定制。借助 RF POP方案，两三个PCB设计现在就可以实现此前的数十个或更多设计才能达到的全球支持，因为多频段配置可以使用相同的电路板布局。这为推动LTE生产规 模效益创造了可能性，效果正如四频之于GSM以及五频之于3G 。

　　相比之下，基于PCB模块的传统解决方案混合搭配不同技术，如基于 GaAs和基于CMOS的组件，成为单一终端运行环境下的最佳解决方案。要适应更广泛的环境则更为复杂，在某些情况下还会导致单一终端内存在多个并行解决 方案。取决于设计的频段组合，这些并行解决方案需要多个功率放大器、更多的独立芯片以及相关的引线结合，这会带来辐射干扰，增加了阻抗匹配需求，因而阻碍 了技术集成。如果需要更多频段，必须改变电路板（其中包括尺寸增加的可能性），并减少每一个独特设计的数量（见图4）。

　　

　　图4 并行的传统射频前端独立设计

　　结论

　　美国高通公司的前端解决方案是一个创新集合体：首款采用集成天线开关的完全集成式单芯片多模、多频段CMOS的功率放大器首个堆栈式RF POP解决方案（3D封装），缩小了射频前端的空间，同时实现了通用电路板布局，并简化RF频段定制或扩展首个支持LTE的CMOS功率放大器首个采用包 络追踪的CMOS功率放大器首个动态重构LTE多模天线调谐器总体来说，它是第一款包括调制解调器和天线之间一切元件的、完全集成并基于CMOS的射频前 端该解决方案重点解决全球LTE频带扩展对移动终端的经济规模生产，以及极其有限的PCB空间所带来的直接挑战。RF POP方案实现了一个通用全球电路板级设计，它具有简化的射频频带扩展或定制，可以帮助恢复终端的设计和生产规模。更小的射频前端空间、散热空间需求和尺 寸，以及更长的电池寿命，成就了外形超薄、功能强大且高效的终端设计。此外，该解决方案现已开始出样，旨在满足实现LTE规模经济和全球漫游的紧迫挑战。

　　文章详情：深度解析高通RF360移动射频前端解决方案

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