用混合信號設計概念提升短距離無線傳輸系統性能

　　 假如輸入的接收信號強度指示(RSSI)超過了預設標準時，模擬射頻接收器將會開始運行微控制單元，來進一步處理進來的信號(區域3)。但是這種方法有一個問題，就是每次當接收信號強度指示(RSSI)超過了預設標準時，他并不會檢查這些進來的信號是不是從預期的發射器所來的，就直接喚醒了外置的微控制單元。而混合信號集成電路則有著信息包或是地址證明，所以在中斷并喚醒微控制單元(區域4)之前，他會確認傳送信號對于接收器而言，是否屬于預期中的?如此一來，將可節省一部份功率。這對于那些需要長時間將車停在諸如機場等忙碌且擁擠的停車場等應用來說，能夠切實節省功率。

表1：針對RKE發射器所做的一個電池壽命計算范例

　　 在傳輸器部分，主要目標便是要極大化電池壽命，可以通過采用具有低操作電壓和低漏電流的混合信號IC達成此目標。表1為計算某假設的RKE發射器的電池壽命的范例，此發射器具有15 mA傳輸電流、在數據速率2.4 kbps時的信息包大小為136位、發射重復率2，并且假設每天會按壓按鍵20次，使用容量為210ma/hr的CR2032鈕扣型電池，且總泄漏率為2uA/H (17.52 mAH/yr)。在此范例中，此電池壽命超過10年以上，二且受限于來自休眠模式的漏電流及發射器的漏電流，以及電池本身的漏電流。為減少漏電，發射電路僅在按鍵按壓后才會啟動，且在發射后必需自動斷電。使用混合信號技術能輕易實現此按鍵按壓喚醒的特性，使用大型的CMOS開關能實質連接及切斷發射器電壓至電池或接地的連結，從而降低漏電流。

　　 另一個設計低功率發射器的關鍵因素為最大化功率放大器的功效。其中特別適用于混合信號技術的技巧之一，即是通過使用片上變容器(varactor)達到PCB回路天線的共振，從而最大化功效。在IC中，此變容器一般就是加權二進制數組的電容器，其由一系列的CMOS開關啟動或關閉，以提供數字控制和/或可編程能力。模擬變容器無法進行編程，因此需要使用一些電路和電流以實現此變容器的偏壓。

　　 降低系統成本

　　 相較于傳統的模擬RF設計，混合信號整合設計的主要優點之一便是其高度集成的能力，從而節省對外部元件的需求。在許多情況中，如Silicon Laboratories產品所示，混合信號設計能較傳統模擬RF解決方案大幅減少無線系統的線路板面積及外部材料成本，且同時達到最佳效能。現在的混合信號架構集成了所有包括高性能模數轉換器(ADC)在內的前端模擬電路和數字后端處理器，從而減少對外部元件的需求。傳統的模擬RF接收器需要芯片外濾波器以進行信道濾波，然而混合信號幾乎完全是在數字電路中執行此濾波功能，包括尖銳的陡降、大型的衰減和可編程性都能以CMOS晶體管輕易實現。高集成程度不僅能節省BOM成本，外部元器件的減少更能提升無線系統的可制造性，且進一步提升生產良率，而這更是會對產品成本造成直接影響。

　　 結論

　　 對于短距離無線傳輸系統而言，使用混合信號整合電路的獨特設計技術能達到實質的改善。這些集成型電路在同一基板上結合了模擬和數字電路，通過使用數字技術補償模擬的缺點，可顯著改善僅有模擬電路的方案的效能。

　　 Silicon Laboratories所提供的許多混合信號電路也包含強大的DSP引擎和數字調制解調器，對接收到的RF信號能執行信號處理功能，從而大幅降低外部微控制器的工作負荷。產品范例為EZRadio和EZRadioPRO無線產品系列，該系列使用上述混合信號技術以擴展無線傳輸距離、增加電池壽命，并降低用于短距離無線通訊系統中的便攜式裝置的成本和體積。