离散RF探测器的功能与应用介绍

无处不在的检测RF功能通常集成在单片无线电收发器和片上系统（SoC）中。然而，离散RF探测器在许多低成本和空间受限的设计中也是有用的部件，特别是对于RF探测器用作极低成本通信链路，测向仪，位置指示器和/或信标定位器。

本文介绍了可以提供基本信号强度，相位和方向信息的射频检测IC器件。它表明，小尺寸和低成本的探测器可以对信号源进行三角测量，并且可以与简单的载波/载波关闭发射器一起使用，这些发射器在RF探测器解码和重建信号时发送数据。

所有提及的部件，数据表，教程，应用说明和开发套件均可在Digi-Key网站上在线获取。

Beacon finders

一种非常有用的RF探测器使用方法是将它们用作方向或定位仪，特别是在粗纱或移动机器人应用中。有几种方法可以做到这一点。一种技术是使用安装在抛物线型或准直型接收器中的单个传感器（和天线）。当接收器没有准确指向发射器时，这些衰减信号的信号强度会急剧下降。旋转和高度运动只是检测峰值信号强度水平，让您知道您指向发射器（图1）。这种方法可用于简化定日镜内的电子设备和固件。

图1：使用单个探测器，准直或抛物线技术可提供良好的方向响应。在任何轴上搜索要锁定的峰值。

另一种技术是使用安装在几何结构中的两个（或更多）传感器（通常带有分隔壁或分隔器，图2）。当接收器头直接面对发射器信标时，信号强度相等（一旦通过微调偏移校准）。当不直接面向发射器时，信号强度差异的大小表示与中心线的偏差量。这对于将小型房屋机器人（例如机器人真空吸尘器）引导至充电站或原始位置（如果存在无阻碍路径）可能是有用的。

图2：该技术使用两个探测器（或一个具有两个可选天线和一个采样保持器）来集中在发射器上。一旦通过微调偏移进行校准，当两个探测器的输出值相等时，接收器头直接面向信号源。另一种技术是使用两个或更多发射器并创建一个采用RF探测器的位置指示系统。像迷你GPS卫星系统一样，可以使用信号强度或相位来代替相关数据，以基于从每个发射器接收的信号来内插位置。这对于像农业机器人这样的X-Y定位系统可能是有用的，其中收割机需要以预定路径移动到特定位置。 （注意，在这种情况下，可以将基于PWM的信号应用于所有发射器，并且可以使用信号延迟以及确定位置的强度）。这里，距离越长，精度越高。

使用射频探测器作为无线电

离散射频探测器最酷的用途之一是将它们用作非常简单，低成本的数字无线电。所需要的只是门控振荡器和天线，以创建载波/载波关闭型无线电（图3）。可以发送和接收自编码代码，例如曼彻斯特编码，或甚至UART分组。阈值检测器运算放大器型接收器可以允许调谐的静噪电平，并且使用简单的单芯片或甚至无源滤波器元件可以采用更宽频带的RF检测器并使其可用于非常特定的频带。滤波器的通带越好越窄，带宽越窄。这允许多个通道同时运行。

图3：载波开/载波关闭无线电接收器可以使用RF检测器作为解码器来从门控振荡器发送器恢复发送的数据。

通过我们周围的无线通信，家用机器人上的简单低成本无线电将让本地PC或基于云的服务处理大部分控制和更高级别的功能。这样可以让硬件保持低成本，因为智能和决策可以在其他地方进行。

可用部件

多家制造商以非常小的封装成本提供低成本的分立式RF探测器。虽然许多设计用于检测WLAN和Wi-Fi等标准RF频段，但许多都是通用和跨宽带宽。通带滤波器的使用使它们可以在特定频段中使用，并使它们能够区分附近频段的信号。

可以达到极低频率的部件对于更简单的通用无线电非常有用，并且可以使用多个部件一直检测到低至0 Hz。例如，Hittite Microwave HMC984LP4E可用于0 Hz至350 MHz的相位和频率检测。像公司的HMC1010LP4E这样的宽带功率检测器从0 Hz到3.9 GHz都很好，输入灵敏度范围很宽，从-50 dBm到+10 dBm。 4.5至5.5 V的器件可以使用窄带通滤波器来提高特定频段的灵敏度，也可以使用宽带等应用，例如通过检测RF功率来检测无线发射器。请注意，两者均采用24引脚VQFN封装，对于探头或小型设计而言可能有点大，并且在工作时会消耗97和50 mA。

另一个很好理解并可作为有用产品使用的功能是雷达探测器。这是另一个例子，其中只需要信号存在和强度功能，并且存在用于这些应用的RF检测器。 ADI公司的AD8319ACPZ-R7针对具有1 MHz至10 GHz灵敏度范围的雷达应用。 3.3至5.5 V器件采用较小的8引脚LFCSP封装，在-60至-2 dBm输入范围内保持±1 dB的精度。此部分还可用于检测具有正确前端的WiMax，无线LAN和Wi-Fi信号的信号强度。 ADI公司在Digi-Key网站上提供了一个名为“选择和使用射频探测器”的产品培训模块。

当RF功率充足时，可以使用另一种方向敏感的RF检测器，一种尺寸更小。 Avago VMMK-3113-BLKG是一款射频定向探测器，适用于极小的0402封装，适用于2至6 GHz范围（图4a）。注意信号强度灵敏度的范围从仅-5 dBm到非常高的信号强度36 dBm。另外，请注意包装本身在方向上是如何敏感的（图4b）。作为通用部件，它仅消耗180μA，可用于验证RF发射器输出功率，或作为发射器功率控制环路的一部分。

图4a：非常小的基于0402的射频探测器在其封装中设计了固有的方向灵敏度。

图4b：作为方向敏感响应的结果，当朝向接收器时，恢复的信号强度急剧上升。