硅工艺的天线自动调节技术

Sub-GHz（即频率为1GHz以下，27MHz~960 MHz）是无线通信的重要领域之一，应用涵盖消费电子、汽车、工业，和医疗等，如：TV/STB/VCR/DVD/音频设备遥控器、高端无线玩具、车库门遥控开关、照明控制、门遥控开关、无线POS机、无线健康监测器、穿戴式监控设备等，应用非常广泛。高性能模拟与混合信号IC厂商Silicon Laboratories（芯科实验室有限公司）近日发布EZRADIo无线IC解决方案Si4010，该方案可大幅降低各种用在消费类、工业控制和自动化系统中单向无线链路的成本和复杂度。

遥控方案的挑战与产品特征

全新的Si4010系统单芯片射频发射器（下图）能让开发人员最佳化遥控门锁、车库门开启器、遥控器、楼宇自动化系统和安防装置的设计，以最低的系统成本达到最高的性能，同时还能确保完整的单向链路。

“遥控方案的挑战一般表现为对更高成本效益的要求、传输距离、电池寿命、PCB面积等。传统的基于SAW（表面声波）的发射器为多分立器件，仅支持单一频率和单一OOK调制模式。除了性能不稳定，灵敏度受器件性能影响，产品生产效率也较低，”Silicon Laboratories公司嵌入式混合信号无线产品线高级产品经理Yijing Lawrence Der博士指出，Si4010射频发射器为单芯片遥控IC，仅需一个外部旁路电容、一块印制电路板、电池和一个带按键的外壳便能构成完整的无线遥控器。 Si4010采用专利高可靠性的无晶体振荡器架构，无需外部时钟源，也不受冲击和震动影响。其载波频率精确度在商业温度范围内为±150 ppm，在工业温度范围内则可达±250 ppm，它的精确度比传统的（SAW）发射器高出两倍，且无需使用外部晶体振荡器；价格节省0.77美元。当然Si4010最突出的技术还是自动天线调谐，该功能可最大化发射距离，提供稳定的输出功率，有效减少对遥控器的不利影响，并提高生产效率。

天线自动调节技术

天线自动调谐功能基于Silicon Labs的专利技术，是Si4010的最大特色之一；它配备一个反馈回路，可以探测到放大器的最佳输出功率。Lawrence Der表示，天线自动调谐功能可有效降低功耗且不会造成抖动（Jitter）。他说，它的调谐功能主要有两个，一是保证稳定的电力供应，这是一个比较新的应用；二是调谐回馈频率的功能，监控电压，保证达到最佳输出电量，另外它没有延迟的问题，因为反馈非常快，可以调节电流的大小。与电子元器件的运转相比，人体的动作是非常慢的，就不会造成延迟的问题。另外，它的能耗较低，MCU在硬件和软件两方面来实现功能。

Lawrence Der还强调，Silicon Labs的混合信号IC集成程度非常高，在我们的架构里，既有模拟信号也有数字信号，简单来讲，模拟部分是射频，数字部分为MCU。传统的设计中，射频的性能很容易受到干扰，但是Silicon Labs在这个领域有很多年的经验，已解决了这个问题。

硅工艺的优势

在进行射频通讯时需要一个有明确界定的频率，Silicon Labs曾推出基于CMOS的 Si500晶振产品，如今在Si4010中也采用了Si500。Lawrence Der说：“相比基于SAW和有晶振的两种发射器设计，CMOS工艺更加灵活，可面向任意频率。且频率更加精准，我们的优点是集成度高，可降低成本，对外部的冲击和振动干扰也有很好的防御效果。另外，在产品线上，Silicon Labs对每一块芯片都会严格测量它温度和频率变化的关系，以保证产品能达到最好的效果。”

经过优化的8051内核

8051是非常普及的低成本内核，Si4010采用经过优化的8051作为其控制单元。Lawrence Der表示，经过Silicon Labs定制的8051 MCU具有4kB RAM/8kB NVM和128位EEPROM，其ROM集成了函数功能集。该MCU的突出特点是支持128位AES加密和片上调试器。“Silicon Labs的产品线非常广泛，较高端的产品会集成ARM内核，Si4010集成8051内核的设计是基于客户的需求：首先是成本，其次更重要的是该领域工程师大多用8051进行开发，因此可降低技术门槛，加快上市速度。”