无线设计技术中的关键步骤设计指南
不过也可以达到更长距离。IrDA标准提供的数据率可以达到16 Mbps,并且模块非常廉价。 ISM频带是可以使用的最简单的标准之一。ISM最适合超简单控制或监测应用。其数据率很少超过100 kbps,并且一般都比此值小许多。可以选的频率很多,但大多数应用采用315~938 MHz、433.92~938 MHz, 及902 ~938-MHz (915MHz最普遍)及2.4 GHz 频带。 没有正式协议。所以,如果打算采用这些简单而成本低廉的设备,就需要制定自己的协议。ADI的ADF70xx ISM系列芯片包括有一个软件包,有助于使用该公司的芯片,建立一个简单的协议来解决自己的问题。 赛普拉斯半导体公司的WirelessUSB系列使用2.4GHz直接序列扩频(DSSS),给人机接口设备(HID)提供低速无线通信(如键盘和鼠标)。其基本数据率只有62.5 kbps,不过也可以采用一种1Mbps版本。对多点到单点应用也不错。可以采用一种简单协议,使设计人员可以把精力集中到设计的其它方面。 在过去的10年间,Wi-Fi得到了不断发展。Wi-Fi主要用在无线局域网(LAN)中。偶而也用在短距离监测和控制中。 Wi-Fi是一种复杂的标准,但是如采用一个功放和定向天线,则能扩展到100 米甚至更远的距离。新的802.11n标准的数据率从11 Mbps到远大于100 Mbps,这对大多数短距离应用都过度了。功耗相应较高。 超宽带(UWB)是另一种针对速率非常高的应用的技术,可以达到53 ~480 Mbps的数据,但距离小于10米。其标准专注于实现USB接口标准的无线版,USB接口标准在计算机外设和其它设备中非常普及。其他潜在的应用包括视频。 ZigBee是为短距离监测和控制设计的,具有在所有这些技术中 功耗最低的特点。在其基于IEEE 802.15.4标准的最简单形式中,对P2P、M2P或P2M应用很适合。通过增加ZigBee联盟堆栈,mesh联网成为可能,因此扩展了所有节点的范围和可靠性。有多种芯片和模块可供使用。只是要注意,如果采用ZigBee堆栈,则不仅要面临认证标准的问题,而且要面临专利付费问题。 如果在高噪声环境下工作,就选择能降低噪声的调制方法。所有FSK相关(频移键控)调制都不错。DSSS因其基于BPSK(二进制相移键控)调制,效果更好,但要更复杂,并且成本更高。幅移键控/开-关键控(ASK/OOK)是到目前为止最简单的方法,但要使性能达到最佳,要求距离更短,并且环境噪声要更低。 应用也可能影响工作频率。根据Friis自由空间功率公式,频率越低(波长越大),则给定功率下总距离越长。就是说,如果最大距离很关键,就要使用较低的260~470 MHz非认证频带,而不是更高的900MHz和 2.4 GHz频带。另一方面,频率越低,天线尺寸越大。对某些便携式应用或移动应用,这可能成为一个实际问题,是需要权衡考虑的一项关键因素。 最后,可能影响选择的一个关键问题是安全性。Bluetooth、IrDA和ISM频带中不具备安全性,而UWB、Wi-Fi及ZigBee则具有。 第四步:制造还是购买? 在本步骤中,必须确定制造和购买哪个更好。如果项目需要尽可能低成本的嵌入式方案,或许就要选择芯片并设计自己的方案。如果应用允许,可以合并现有模块而加快设计的完成。 这些模块有无线连接需要的所有东西,有时还包括有天线。费用要高一些,而且模块一般体积要大一些,并且价格更高。不过,对某些小批量且体积/成本要求灵活的应用,选择这些模块相当好。如果对无线了解越少,则选择模块方法更佳。 第五步:天线 不要忘记还有天线,天线是所有无线设备中的关键机械部件。实际上,一开始就要把天线考虑在内,因为应用能否成功取决于它。 第六步:符合FCC 要为“联邦通讯委员会(FCC)”测试作准备。无线设备已经设计好之后,需要得到FCC的使用和销售认可。FCC要求产品能达到设备所属分类已有辐射限值的认证。此外,所有有意辐射体都必须有完整FCC证书。 自己可以对设备进行测试,但大多数公司将此分包给专门进行此类业务的机构来完成。在Yahoo或Google里输入“FCC testing”就能找到几十家。要确认预算中包括了这项服务费用。 估算信号强度和路径损耗 可以采用一些基本公式,对距离、功率及其它一些链路性能作初步估算。基本公式为: Pr=(PtGtGrλ2) / (16π2d2) 其中Pr为接收功率;Pt为发射功率;Gt为发射天线功率增益;Gr为接收天线功率增益;d为发射器和接收器之间的距离,单位为米,是以米为单位的波长,等于300/fMHz。要确认两个关键因素: ?接收功率是波长平方的函数。因此,频率越低,接收功率则越大。频率越高越好,这是由于频率越高,天线尺寸要小许多。不过,功率一定的话,则距离要小。 ?接收功率是发射器和接收器之间距离的平方的函数。设计目标是
数据率 Wi-Fi 接收器灵敏度 接收天线发 射功率 相关文章:
- WiMAX网络中移动发射功率的考虑因素(05-10)
- USB 3.0为移动设备带来超快的连接速度(07-06)
- TI参考设计将Wi-Fi功能加入电动汽车充电站(08-07)
- 探讨Wi-Fi智能插座,如何实现远程开关控制(一)(10-08)
- 探讨Wi-Fi智能插座,如何实现远程开关控制(二)(10-08)
- 5G Wi-Fi技术(06-25)