低功耗RF设备通信的FCC规范要求简介.doc
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1、低功耗RF设备通信的FCC规范要求简介本文中,在遵守FCC有关开放式 ISM 频带(915MHz 或 2.4GHz)通用单通道无线电设备规定的前提下,我们将讨论优化低功耗无线系统传输距离的一些方法。FCC规定,对于这些器件,基频输出功率不应超出-1.25dBm。如果需要额外增加链路裕量,则会简要介绍 FCC 规范要求。典型低功耗无线链路典型的低功耗无线链路由一个发送器件和一个或多个接收器件组成。发送器件由一个调制器、合成器、升频混频器和一个功率放大器(PA)组成。接收机由互逆器件、低噪声放大器(LNA)、降频混频器、合成器和解调器组成。图 1:典型低功耗无线发送器(顶部)和接收器(底部)结构图
2、。这是低功耗无线设备在性能和功耗之间的一种折中方法。外部放大器(不管是外部 LNA 还是外部 PA)添加到需要远距离通信的系统中以增加链路裕量。图 1 给出了在接收端添加一个外部 LNA 来优化无线链路裕量的方法。这样即符合 FCC 规定,又可以在不增加发射端复杂性的情况下提升链路裕量。低功耗无线链路的理论通信距离无线链路通信距离的理论极限值由弗里斯(Friis)方程式决定(请参见式1):通信距离=天线距离(米)。弗里斯方程式定义了无线链路的理论极限。然而,在所有现实系统中,实际链路做不到如此。例如,如果使用弗里斯方程式计算一个2.45GHz 无线链路的最大通信距离,其发射功率为-1.25dB
3、m,接收灵敏度为-100dBm 以及两个天线增的益都是2.14dBi。需要注意的是,2.14dBi 是偶极天线的理论增益,而考虑损耗时一般达不到这一值。然而,如果您想在真实环境中实现这些结果,您会很快发现这是不切实际的。主要原因是,自由空间辐射的假设并不适用于地面系统。就一些可视距离应用而言,100-200 米距离的无线链路应用效果较好,而典型多路径环境中50-100 米距离效果较好。要增加系统的通信距离,您可以选择下面的一种或多种方法。每种方法都有系统增益,但却是以功耗或者总系统成本为代价。首先,需要考虑工作频率和天线。两者均不产生电流消耗,因此应该在添加外部功率放大器和/ 或低噪声放大器之
4、前对其进行*估。1、通信距离与RX 和TX 天线增益的平方根有关,而且,随着天线规格的提高,尺寸和价格也随之增加。2、工作频率与通信距离存在线性关系。工作频率越低,通信距离越远。但是,可用带宽会随频率降低而减少,从而导致数据传输速率降低。以下两种方法也可以增加系统通信距离,但同时也增加功耗和总系统成本。1、增加发送器(Pt)输出功率可以增加通信距离,通信距离与输出功率的平方根有关。例如,CC2590 可提供14dBm 功率,电流消耗为25mA,这样可为系统带来15.25dB 的改善,CC2591 可提供22dBm, 可以为系统带来23.25dB 的改善,但是电流消耗高达112mA。2、通信距离
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