隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能升級(jí)步伐加快，物聯(lián)網(wǎng)已成為新型基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。近日，工信部等8部門聯(lián)合印發(fā)《物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃（2021—2023年）》，明確到2023年底，在國(guó)內(nèi)主要城市初步建成物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施，物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)突破20億。爆炸式增長(zhǎng)的連接數(shù)帶來的不只是機(jī)遇，同時(shí)還有挑戰(zhàn)。海量設(shè)備之間需要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定通信，如何建立起即使在復(fù)雜環(huán)境中依舊可靠的無線連接，就是業(yè)界亟待解決的難題之一。

　　目前，市面上有不少可供選擇無線連接技術(shù)，但都有其局限性。面向消費(fèi)電子設(shè)備的并不總是能滿足工業(yè)和醫(yī)療保健系統(tǒng)的性能要求。這些系統(tǒng)中在安全性、準(zhǔn)確性和時(shí)間靈敏度等方面的不同側(cè)重點(diǎn)提高了增加可靠性的需求。其實(shí)極度可靠的系統(tǒng)也是存在的，只是這些系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上以可靠性為較高優(yōu)先級(jí)，成本則作為次要考慮。對(duì)此，ADI作為全球優(yōu)秀的高性能信號(hào)處理解決方案供應(yīng)商，意在提出不一樣的解決方案能夠以更低的系統(tǒng)成本實(shí)現(xiàn)相同的高級(jí)別可靠性。

　　無線通信不可靠？這三大問題在“搗鬼”

　　盡管目前無線技術(shù)已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)展，但很多行業(yè)采用的通信方式還是以有線為主，這主要是基于可靠性方面的考慮，畢竟日益惡劣的RF環(huán)境給可靠通信帶來了不小的挑戰(zhàn)。而要想保證無線連接系統(tǒng)的可靠性，射頻收發(fā)器的性能起著關(guān)鍵性作用。城市化進(jìn)程不斷加快的當(dāng)下，越來越多的鋼結(jié)構(gòu)和厚壁就有可能導(dǎo)致射頻信號(hào)的功率衰減到目標(biāo)設(shè)備無法接收的程度。所以目標(biāo)設(shè)備中所用無線電器件的接收器靈敏度將決定可以接受的信號(hào)衰減程度，靈敏度上低至2 dB的變化都可能決定信號(hào)接收的成敗。

　　還有設(shè)備受其所采用的工藝限制，也會(huì)受到包括溫度變化、電池放電導(dǎo)致的電壓降低和設(shè)備間的芯片制造差異等等因素的影響，導(dǎo)致設(shè)備的輸出功率發(fā)生變化或接收器靈敏度下降。所以還必須確保選擇用于檢測(cè)和通信系統(tǒng)的元件在不斷變化的環(huán)境條件下保持穩(wěn)定。

　　此外，頻段擁擠也給無線通信增加了很多潛在干擾源。因?yàn)橥ǔ；ヂ?lián)設(shè)備會(huì)在所在地區(qū)的相關(guān)ISM頻段內(nèi)工作。ISM頻段為免執(zhí)照頻段，自發(fā)布以來越來越多的用戶不斷在此頻段中部署了數(shù)以億計(jì)的有源設(shè)備。干擾會(huì)嚴(yán)重降低通信范圍。更大、更密集的網(wǎng)絡(luò)也意味著更多的近距離節(jié)點(diǎn)傳輸，因此需要更強(qiáng)的抗干擾能力，它可以減少所需的中繼器節(jié)點(diǎn)數(shù)量并使每個(gè)網(wǎng)關(guān)可支持更多端點(diǎn)。這使得網(wǎng)絡(luò)覆蓋更可靠且盲點(diǎn)更少。借助可靠的無線電連接，數(shù)據(jù)包的丟失更少，從而可減少數(shù)據(jù)包的重新傳輸量并提高系統(tǒng)整體效率。

　　從信號(hào)端入手，保證通信鏈路穩(wěn)定性

　　面對(duì)諸如此類的挑戰(zhàn)，ADI推出了一款超低功耗、sub-GHz ISM頻段無線電器件ADF7030-1，可提供實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定通信鏈路的性能級(jí)別和功能特性。

　　ADF7030-1是一款sub-GHz完全集成式無線電收發(fā)器，適合在ISM、SRD以及169.4 MHz至169.6 MHz、426 MHz至470 MHz和863 MHz至960 MHz許可頻段范圍內(nèi)工作的應(yīng)用。解決了頻段擁擠的問題。它支持IEEE802.15.4g等基于標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，同時(shí)還靈活地支持眾多專有協(xié)議。高度可配置的低中頻(IF)接收器支持2.6 kHz至738 kHz范圍內(nèi)的各種接收器信道帶寬。因此ADF7030-1支持超窄帶、窄帶和寬帶通道間隔。此外，為了在所有支持的信號(hào)帶寬和頻段內(nèi)保持高接收性能，ADF7030-1還采用了具有雙頻LO路徑的可重構(gòu)VLIF接收機(jī)架構(gòu)。

　　另一方面，ADF7030-1擁有出色的靈敏度。在很多情況下，能夠接收低于其他無線電器件可接收功率3 dB的無線電信號(hào)。這意味著，即使信號(hào)的強(qiáng)度低于其競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品可接收功率的一半，該器件仍可接收到該信號(hào)。

　ADF7030-1 ACR與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品比較 

　　在制作工藝上，經(jīng)過與領(lǐng)先工業(yè)制造商的世代合作，ADI公司已經(jīng)掌握了成熟的方法，可以應(yīng)對(duì)真實(shí)生活環(huán)境對(duì)無線電收發(fā)器產(chǎn)生的影響。例如，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)，采用ADF7030-1的設(shè)備的輸出功率變化不超過0.2 dB。這一成果的實(shí)現(xiàn)得益于ADI的無線電設(shè)計(jì)方法。在同類競(jìng)爭(zhēng)的無線電產(chǎn)品中，相應(yīng)的變化高達(dá)2 dB。

　　在抗干擾的能力上，ADF7030-1的高性能、低功耗模擬前端(AFE) 采用高動(dòng)態(tài)范圍ADC、帶QEC的模擬復(fù)雜抗混疊濾波和數(shù)字通道濾波技術(shù)，以消除接收鏈中的無用信號(hào)。利用這些技術(shù)，ADF7030-1能夠在±20 MHz偏移時(shí)實(shí)現(xiàn)高達(dá)102 dB的阻塞和高達(dá)66 dB的鄰道抑制，這相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)與防務(wù)和航空航天設(shè)備相媲美的水平，且無需增添昂貴的外部元件。

　　接收器降敏避除算法，充分可靠利用可用頻譜

　　由于時(shí)鐘源與敏感的模擬和RF電路之間存在有限隔離，片上集成式收發(fā)器系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)雜散現(xiàn)象。當(dāng)收發(fā)器 在特定的通道上以接收模式運(yùn)行時(shí)，這些雜散現(xiàn)象可能導(dǎo)致其靈敏度降低（降敏）。例如如果ADF7030-1接收器必須在通道化系統(tǒng)中按寬頻段運(yùn)行，例如902 MHz至928 MHz、863 MHz至876 MHz，或450 MHz至470 MHz，少量特定頻率會(huì)因?yàn)殡s散現(xiàn)象出現(xiàn)降敏。

　　Sub-GHz收發(fā)器ADF7030-1在WSN應(yīng)用中具有領(lǐng)先的RF性能和魯棒性 

　　一般來說，降敏主要由以下幾種雜散現(xiàn)象導(dǎo)致：

　　?時(shí)鐘源的原始諧波在接收器的帶寬范圍中。

　　?內(nèi)部時(shí)鐘的諧波與本地振蕩器(LO)的高階諧波混頻，且落在接收器的基帶帶寬范圍內(nèi)。

　　解決降敏問題的傳統(tǒng)方法是，在通道規(guī)劃時(shí)將這些通道列入黑名單，從而避免使用這些通道。但是，減少通道數(shù)量會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)的容量，在跳頻應(yīng)用中，則會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)規(guī)避干擾的能力。ADI開發(fā)了適用于ADF7030-1的簡(jiǎn)單軟件算法，可以有效避除某些雜散現(xiàn)象導(dǎo)致的降敏。使用此軟件算法之后， 無需再將通道加入黑名單，因此能夠更充分地利用可用的頻譜。軟件算法要求主機(jī)在使用出現(xiàn)降敏問題的通道頻率之前，先更改某些接收器設(shè)置。更改后的接收器設(shè)置會(huì)利用多個(gè)片上特性，將干擾源移到接收器的帶寬范圍之外，使ADF7030-1接收器能在該通道上實(shí)現(xiàn)全部的靈敏度。

　　本文小結(jié)

　　如今，智慧化浪潮正席卷而來，無線連接技術(shù)貫穿始終。傳感器、轉(zhuǎn)換器、處理器和收發(fā)器，這些器件收集和傳輸數(shù)據(jù)，以推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，所以保證其高精度和可靠性要求至關(guān)重要。50多年來，ADI公司一直致力于設(shè)計(jì)魯棒的解決方案來應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，開發(fā)的技術(shù)遍及物聯(lián)網(wǎng)信號(hào)鏈的每個(gè)階段，從檢測(cè)和測(cè)量到解析和連接數(shù)據(jù)。確保整個(gè)信號(hào)鏈中所產(chǎn)生信息的質(zhì)量和完整性不僅是ADI的核心設(shè)計(jì)原則，也是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)真正潛力的基本要求。