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由于高度集成的單芯片RF解決方案的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)射頻（RF）遙控器從未如此簡單。片上系統(tǒng)（SoC）發(fā)送器解決方案，例如Silicon Labs的Si4010單芯片遠(yuǎn)程控制集成電路（IC），大大簡化了遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)的過程，并通過消除系統(tǒng)材料清單（BOM）成本來降低需要大量不同的組件。

遙控器有許多不同的尺寸，形狀和無線技術(shù)，廣泛用于消費(fèi)市場，作為各種產(chǎn)品的配件，如電視，視頻游戲，立體聲系統(tǒng)，照明控制和家庭自動(dòng)化，包括車庫門/開門器，空調(diào)機(jī)，風(fēng)扇和帶遙控?zé)o鑰匙進(jìn)入（RKE）鑰匙扣的汽車。

最常見的遙控器使用紅外（IR）技術(shù)，因?yàn)榧t外組件的成本相對(duì)較低但是這些基于IR的控制裝置存在許多缺點(diǎn)，包括需要視線指向，有限的操作角度，短的傳輸范圍，反射問題和相關(guān)的高電流消耗使用紅外LED，這會(huì)導(dǎo)致電池壽命縮短。射頻遙控器解決了這些問題并且出現(xiàn)的數(shù)量更多，因?yàn)橄M(fèi)者要求更好的用戶體驗(yàn)。此外，技術(shù)改進(jìn)正在縮小RF-IR價(jià)格差距。

RF遙控器的簡易設(shè)計(jì)與應(yīng)用

所有RF遙控器都具有共同的特性，如圖1中的簡化框圖所示。 RF遙控器的組件是用戶輸入命令的按鈕，用于將用戶命令處理成數(shù)字消息的微控制器單元（MCU），用于調(diào)制和發(fā)送消息的RF發(fā)送器（RF TX），天線和電池為遙控器提供電源。制造商在設(shè)計(jì)射頻遙控器時(shí)面臨的共同挑戰(zhàn)是提供一致的最大傳輸范圍，確保較長的電池壽命并保持較低的系統(tǒng)成本。

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圖1：RF遙控器的簡化框圖。

最大化傳輸范圍涉及傳輸盡可能多的功率（在政府法規(guī)限制內(nèi)），同時(shí)為接收器提供出色的靈敏度，因?yàn)榭倐鬏斁嚯x是發(fā)射器的函數(shù)輸出功率和接收器的靈敏度。從遙控器方面來看，設(shè)計(jì)目標(biāo)是將RF輸出功率設(shè)置為政府限制，這意味著所有遙控器應(yīng)具有相同的輸出性能，因?yàn)樗鼈兌荚谙嗤南拗品秶鷥?nèi)傳輸。這在理想的世界中是正確的，但是，在具有實(shí)際部件和制造公差的現(xiàn)實(shí)世界中，每次使用生產(chǎn)線上制造的每個(gè)遙控器以這種最佳功率進(jìn)行傳輸實(shí)際上是不可能的。此外，在握住遙控器或甚至觸摸按鈕時(shí)來自用戶的手的干擾（稱為“手部效應(yīng)”）改變了天線的阻抗并因此改變了發(fā)射輸出功率。這種現(xiàn)實(shí)效應(yīng)可以降低遙控器的有效輻射功率（ERP），并且容易導(dǎo)致輸出功率低于政府限制6 dB，每個(gè)Friis的自由空間路徑損耗公式的傳輸距離相應(yīng)減少2倍。

Si4010變送器是Silicon Labs的EZRadio®系列無線產(chǎn)品的最新成員，是業(yè)界首款單芯片遠(yuǎn)程控制IC，僅需一個(gè)外部旁路電容，印刷電路板（PCB），電池和帶有按鈕的外殼，形成完整的遙控器。 Si4010包含一個(gè)獲得專利的天線調(diào)諧電路，可自動(dòng)微調(diào)天線，以便在每次按鍵時(shí)獲得最佳的發(fā)射功率。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)遙控設(shè)計(jì)，RF發(fā)射器，組件和天線制造公差以及環(huán)境的變化可能導(dǎo)致大的天線效率低下和浪費(fèi)的功率。圖2顯示了Si4010功率放大器和天線調(diào)諧電路的簡化框圖。 Si4010通過調(diào)節(jié)片上可變電容器來最大化發(fā)射器天線效率，以與天線的電感共振。這些自動(dòng)電容調(diào)整通過補(bǔ)償天線匹配電路中的不匹配來最大化遙控器的發(fā)射功率，并通過放寬PCB天線中的制造公差來降低設(shè)計(jì)成本。

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圖2：Si4010天線調(diào)諧框圖。

功率放大器（PA）內(nèi)置一個(gè)額外的反饋環(huán)路，通過監(jiān)測(cè)PA輸出端的電壓并調(diào)節(jié)PA的電流驅(qū)動(dòng)來補(bǔ)償輸出功率。天線阻抗的變化。該反饋回路用于在溫度變化和“手部效應(yīng)”的情況下保持恒定的輸出功率，如上所述，當(dāng)人的手覆蓋遙控器時(shí)，其改變天線阻抗。天線調(diào)諧的最終結(jié)果是在每個(gè)按鈕按壓時(shí)提供始終如一的可靠和最佳性能，同時(shí)降低RF匹配要求的成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜性。采用Si4010自動(dòng)天線調(diào)諧功能設(shè)計(jì)的遙控器可在政府傳輸限制下可靠，一致地工作，以實(shí)現(xiàn)最大傳輸范圍。

電池壽命是任何便攜式電子設(shè)備，尤其是遙控器的重要考慮因素。當(dāng)我們考慮典型的遙控器使用時(shí)，超過99％的時(shí)間，遙控器正在等待用戶激活按鈕按下。在此期間，Si4010在室溫下的功耗低于10 nA，是電池供電應(yīng)用的理想選擇。此外，觸摸喚醒GPIO可進(jìn)一步降低遙控器的電流消耗并延長電池壽命。圖3顯示了典型遠(yuǎn)程控制應(yīng)用中使用的Si4010的功耗示例，其中CR2032電池最大傳輸功率為+10 dBm。

在傳輸過程中，Si4010在開關(guān)鍵控（OOK）模式下消耗14.2 mA，在頻移鍵控（FSK）模式下消耗19.8 mA，同時(shí)以+10 dBm輸出功率進(jìn)行傳輸。如果我們假設(shè)發(fā)送器以1 kBaud的數(shù)據(jù)速率發(fā)送，則數(shù)據(jù)是曼徹斯特編碼的，每個(gè)數(shù)據(jù)包長100位，每按一次按鈕重復(fù)三次，然后我們得到以下結(jié)果：每天按50次按鈕連續(xù)五年，我們?cè)贠OK模式下使用220 mAhr CR2032電池僅占52％的電量，在FSK模式下使用71％的電量。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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