基于SoC发射器的简化RF遥控器设计

图3：Si4010电池寿命计算实例

　　在传输期间，输出功率为+10dBm时，Si4010在OOK调制模式下耗电14.2mA或在FSK调制模式下耗电19.8mA。如果我们假设如下情形：1kBaud数据传输率、曼彻斯特编码、每数据包100bit、每次按键重复发送3次，则我们得到如下结论：在每天50次按键、连续5年操作条件下，OOK调制模式下仅消耗220mAH CR2032电池电量的52%；FSK调制模式下消耗电池电量的71%。

　　虽然这个例子没有包括电池的漏电情况，但它确实说明了Si4010发射功耗低的特性和低待机电流的重要性。Si4010发射器的超低待机电流比许多现存解决方案低一个数量级，对于延长遥控器电池寿命来说这一区别点非常重要。

　　所有遥控器设计的最重要考虑因素之一，是最大限度地减小系统设计成本，这受到除元件成本外许多因素的影响，包括劳动力成本、库存、测试和制造产量。到目前为止，市场上占主导地位的低成本RF遥控器解决方案是使用MCU和基于表面声波(SAW)的RF发射器，如图4所示。

图4：基于SAW遥控发射器的简化原理图

　　这种设计的拓扑结构被广泛接受，主要是因为其低成本和简单。SAW设备与Colpitts振荡器结构中的晶体管Q1产生共振形成载波频率，晶体管Q2提供输出功率放大和稳定运行所需的隔离功能。来自MCU的数据直接应用于SAW谐振器，形成OOK调制信号，来自MCU的GPIO6提供电压(VCC)到基于SAW的发射器。整个解决方案使用24个外部元件，包括MCU、一个旁路电容、为MCU提供时钟的石英晶体，带板内天线的PCB板和电容器。RF组件成本(不包括PCB、MCU和旁路电容)是$0.77(10万数量级)。传统上，这已经成为最低元件成本的可靠射频传输解决方案。从系统成本的角度来看，较多的BOM数量增加了其他成本，如劳动力成本、库存和测试等费用，并降低了产量。

　　虽然基于SAW的发射器被广泛应用于遥控器(由于其较低的元件成本)，但是旧有技术有许多缺点。除了大量RF组件所带来的较高系统成本外，基于SAW的发射器还有如下缺点：载波频率精度低、单频操作、仅支持OOK调制、性能稳定性差、对器件容差敏感、产量低。

与此相反，Si4010发射器是一款完整的SoC遥控器IC。基于专利技术的Si500硅振荡器，其专利的无晶体架构在商业温度范围内可获得±150ppm的载波频率精度，在工业温度范围内则该数据为±250ppm，是传统基于SAW的低成本发射器(无外部晶体)频率精度的2倍。Si4010可在27-960MHz的连续频率范围内工作，并且包括最大输出功率高达+10dBm的可编程PA，自动天线调谐和为满足FCC、ETSI和ARIB无线电频率法规要求的PA边沿速率控制。嵌入式8051 MCU为进行快速处理而进行了指令优化，具有512B内部RAM、4kB RAM，8kB OTP NVM、128b EEPORM, 12kB 函数库ROM和硬件加速的128b AES加密逻辑。1.8-3.6V供电范围、比超低功耗(10nA)还少的待机电流以及触摸唤醒操作，使得Si4010成为纽扣电池应用的理想选择。图5是Si4010 SoC 发射器框图。

图5：Si4010框图

　　图6是一个使用Si4010的遥控器原理图，带有