快啟動振蕩器(FOX)提升超外差性能
發布時間:2007/8/23 0:00:00 訪問次數:511
汽車中常見的遙控無鑰匙門鎖(RKE)系統,是RF數據傳輸的一個常見應用。RKE系統可控制車門和旅行箱的開合,防盜報警。將來這一應用還可能包括遠距離汽車的定位和啟動。
RKE系統由類似鑰匙扣的發射器和車上的接收器構成。該系統的工作頻率一般在300~450MHz之間,但在歐洲有些新系統正考慮使用ISM頻段分配的868MHz。RKE系統的通訊是單向的,數據只從發射器到接收器。這種通信方式不但成本低,而且可以延長發射器里電池的壽命。
RKE系統的工作很直觀。開始工作時,用戶按下鑰匙扣上的按鈕,啟動內部的單片機發出一串數據流進入RF發射器。數據流包括前導數據、實際命令(比如鎖門)、用于車輛識別的信道碼和一些校驗位。
完整的數據包(64~128bit)通常以2.4~20kHz的速率發送數據,RF調制方式用鍵控幅移(ASK)或鍵控開關(OOK,即調制度為0%和100%的ASK)。這些調制方式既能降低成本,又能延長鑰匙扣里電池的壽命,而低價和長電池壽命恰恰是無線便攜應用中非常重要的因素。
當RKE系統使用的數量很大(幾千萬)時,低價對其擴大市場非常有利。另外,長電池壽命對發射器和接收器來說都很重要。對鑰匙扣發射器來說,電池壽命長意味著用戶可以減少更換電池的次數。在綜合考慮了攜帶方便和電池容量的條件下,目前鑰匙扣發射器的電池壽命一般在2~5年。對接收器來說,電池壽命同樣很重要。接收器必須一直開著,用戶任何時候都可能發射命令。RKE接收器由汽車的蓄電池(即用于啟動汽車的電池)供電,如果接收器的用電消耗太高,蓄電池就可能會沒有足夠的電力去發動汽車。從表面上看,這種擔心似乎有點杞人憂天,汽車電池容量很大,而接收器的典型消耗只有1~5mA。當然,日常消耗這么小的電流根本不要緊,但是如果你把汽車停在機場長達幾個星期或更長,情況就不一樣了。
對于特定的RKE系統,電池容量與接收器的功耗和持續工作時間的乘積成正比。由此,系統會預先警告你汽車是否存足了30天以上的電量。
在超外差接收器中,振蕩器的快速啟動是如何影響電池壽命的那?為了簡化計算,我們采用了一些中間值。前面已經討論過數據包和傳輸速率,假定數據包是100bit,數據速率是10kHz(每比特0.1ms),那么發送100bit數據需要的時間為10ms。為了節省電能,我們把接收器的工作分成時間段,只讓它短時間地開啟一下,僅僅足夠用來判定是否有有效的傳輸。
由于接收器是分時工作的,我們必須提供額外的發送使接收器能檢測出所需要的指令,通常是鑰匙扣重復發送數據三次以上。如果總共發送4次,總的發送時間是4x10ms即40ms。接收器要動作,它必須至少要解碼其中一次發送的100bit(10ms)。為了至少得到一個完整的傳輸,接收器必須輪詢工作、檢查是否有有效數據(當然,接收器可以一直開著,但是這樣耗電較大),給定的40ms數據包不會重復,因此我們必須輪詢得足夠頻繁,這樣才能得到其中的一次完整10ms傳輸。很顯然,最大的輪詢時間間隔是30ms,超過這個時間間隔,就可能會錯過接收命令。另外,系統時序可能有中斷,或者有干擾或其他噪聲破壞了數據。保守一點估算,系統應該能接收至少兩條完整的傳輸,因此我們把時間間隔設為20ms。每隔20ms接收器喚醒一次去解碼數據流,如果有數據就解碼,否則進入睡眠狀態等到下一個20ms。
為了判斷接收到的數據是否有效,接收器至少需要7~8bit數據,即用0.75ms的時間去解碼信息,以此確定接收到的數據是否為特定頻率、特定格式的有效數據。因此,接收器必須每隔20ms喚醒約0.75ms,但目前很少有接收器能達到這一水平。接收器喚醒也需要時間,大多數接收器里的放大器能在很短的時間內穩定,但振蕩器則做不到。振蕩器內的壓電晶體是一個電磁元件,它需要時間起振,需要更長的時間才能穩定在所需的頻率上。接收器從打開到獲得給定范圍的振蕩器頻率(即穩定)的時間,是一個非常重要的參數。其他參數,如IF輸出時間,會產生一些誤導,當振蕩器開始振蕩時IF就有輸出了,但是接收器的頻率還沒有鎖定在發射器的頻率上,這種情況就像收音機調到90MHz,但卻實際收到了92MHz,當然,收音機在工作,但它卻沒有收到你所要的東西。
一般超外差接收機能在2~5ms時間內啟動并穩定下來。假定在我們的討論中是2.25ms,另外還需要0.75ms時間用于數據解碼,這樣在每20ms的時間間隔中需要3ms時間來檢測鑰匙扣發射的數據。MAX1470超外差接收機就不一樣,它內置了一個快啟動振蕩器,通過維持晶體中的振蕩來減少啟動時間,能將啟動時間從2.25ms減少到0.25ms。0.25ms加上0.75ms的數據解碼時間,我們只需1ms時間來檢測發射的數據,所用時間僅為原來的1/3,節省了電能。
大多數高性能超外差接收器(即有很高靈敏度)在5V工作時,消耗電流5mA;MAX1470的工作
汽車中常見的遙控無鑰匙門鎖(RKE)系統,是RF數據傳輸的一個常見應用。RKE系統可控制車門和旅行箱的開合,防盜報警。將來這一應用還可能包括遠距離汽車的定位和啟動。
RKE系統由類似鑰匙扣的發射器和車上的接收器構成。該系統的工作頻率一般在300~450MHz之間,但在歐洲有些新系統正考慮使用ISM頻段分配的868MHz。RKE系統的通訊是單向的,數據只從發射器到接收器。這種通信方式不但成本低,而且可以延長發射器里電池的壽命。
RKE系統的工作很直觀。開始工作時,用戶按下鑰匙扣上的按鈕,啟動內部的單片機發出一串數據流進入RF發射器。數據流包括前導數據、實際命令(比如鎖門)、用于車輛識別的信道碼和一些校驗位。
完整的數據包(64~128bit)通常以2.4~20kHz的速率發送數據,RF調制方式用鍵控幅移(ASK)或鍵控開關(OOK,即調制度為0%和100%的ASK)。這些調制方式既能降低成本,又能延長鑰匙扣里電池的壽命,而低價和長電池壽命恰恰是無線便攜應用中非常重要的因素。
當RKE系統使用的數量很大(幾千萬)時,低價對其擴大市場非常有利。另外,長電池壽命對發射器和接收器來說都很重要。對鑰匙扣發射器來說,電池壽命長意味著用戶可以減少更換電池的次數。在綜合考慮了攜帶方便和電池容量的條件下,目前鑰匙扣發射器的電池壽命一般在2~5年。對接收器來說,電池壽命同樣很重要。接收器必須一直開著,用戶任何時候都可能發射命令。RKE接收器由汽車的蓄電池(即用于啟動汽車的電池)供電,如果接收器的用電消耗太高,蓄電池就可能會沒有足夠的電力去發動汽車。從表面上看,這種擔心似乎有點杞人憂天,汽車電池容量很大,而接收器的典型消耗只有1~5mA。當然,日常消耗這么小的電流根本不要緊,但是如果你把汽車停在機場長達幾個星期或更長,情況就不一樣了。
對于特定的RKE系統,電池容量與接收器的功耗和持續工作時間的乘積成正比。由此,系統會預先警告你汽車是否存足了30天以上的電量。
在超外差接收器中,振蕩器的快速啟動是如何影響電池壽命的那?為了簡化計算,我們采用了一些中間值。前面已經討論過數據包和傳輸速率,假定數據包是100bit,數據速率是10kHz(每比特0.1ms),那么發送100bit數據需要的時間為10ms。為了節省電能,我們把接收器的工作分成時間段,只讓它短時間地開啟一下,僅僅足夠用來判定是否有有效的傳輸。
由于接收器是分時工作的,我們必須提供額外的發送使接收器能檢測出所需要的指令,通常是鑰匙扣重復發送數據三次以上。如果總共發送4次,總的發送時間是4x10ms即40ms。接收器要動作,它必須至少要解碼其中一次發送的100bit(10ms)。為了至少得到一個完整的傳輸,接收器必須輪詢工作、檢查是否有有效數據(當然,接收器可以一直開著,但是這樣耗電較大),給定的40ms數據包不會重復,因此我們必須輪詢得足夠頻繁,這樣才能得到其中的一次完整10ms傳輸。很顯然,最大的輪詢時間間隔是30ms,超過這個時間間隔,就可能會錯過接收命令。另外,系統時序可能有中斷,或者有干擾或其他噪聲破壞了數據。保守一點估算,系統應該能接收至少兩條完整的傳輸,因此我們把時間間隔設為20ms。每隔20ms接收器喚醒一次去解碼數據流,如果有數據就解碼,否則進入睡眠狀態等到下一個20ms。
為了判斷接收到的數據是否有效,接收器至少需要7~8bit數據,即用0.75ms的時間去解碼信息,以此確定接收到的數據是否為特定頻率、特定格式的有效數據。因此,接收器必須每隔20ms喚醒約0.75ms,但目前很少有接收器能達到這一水平。接收器喚醒也需要時間,大多數接收器里的放大器能在很短的時間內穩定,但振蕩器則做不到。振蕩器內的壓電晶體是一個電磁元件,它需要時間起振,需要更長的時間才能穩定在所需的頻率上。接收器從打開到獲得給定范圍的振蕩器頻率(即穩定)的時間,是一個非常重要的參數。其他參數,如IF輸出時間,會產生一些誤導,當振蕩器開始振蕩時IF就有輸出了,但是接收器的頻率還沒有鎖定在發射器的頻率上,這種情況就像收音機調到90MHz,但卻實際收到了92MHz,當然,收音機在工作,但它卻沒有收到你所要的東西。
一般超外差接收機能在2~5ms時間內啟動并穩定下來。假定在我們的討論中是2.25ms,另外還需要0.75ms時間用于數據解碼,這樣在每20ms的時間間隔中需要3ms時間來檢測鑰匙扣發射的數據。MAX1470超外差接收機就不一樣,它內置了一個快啟動振蕩器,通過維持晶體中的振蕩來減少啟動時間,能將啟動時間從2.25ms減少到0.25ms。0.25ms加上0.75ms的數據解碼時間,我們只需1ms時間來檢測發射的數據,所用時間僅為原來的1/3,節省了電能。
大多數高性能超外差接收器(即有很高靈敏度)在5V工作時,消耗電流5mA;MAX1470的工作
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