买一台没有遥控功能的电视机？难以置信的是，100%的电视都装备有红外线(IR)遥控功能，这是非常方便的。在许多应用中，只使用一个光学连接已经足够了。但如果是车库大门的开关设备或者气象站，情况又将怎样？这些应用的目的仅仅是为用户带来舒适方便，并且它们只有在空间环境中完成数据连接才能实现，比如车库的门、围墙甚至是家具。在过去，RF技术方案对于追求低成本的市场来说是很昂贵的。

首先，遥控功能的RF射频发射器频率覆盖了目前已经被广泛采用的ISM波段，并且采用分立电路。射频发射器设计的核心部分是频率合成器，这种分立元件的方案采用陶瓷或SAW谐振器。传统应用对于这种方案的成本开销是可以接受的，然而，它的射频性能属于较低的技术水准。

在汽车市场领域，基于IR系统的遥控无钥匙进入技术(RKE)的应用已被广泛接受，这也为采用集成RF电路，具有利用基于PLL的频率合成系统的优势的开发铺平了道路。现在，新的汽车已经装备有射频遥控功能，它们大部份是基于PLL的系统。Atmel为汽车应用提供完全集成的RF发射器和接收器。
被称作短距离器件（SRD）的特点如下：
• 短距离传输范围高达100m；
• 数据率低(1kBd至10kBd)；
• 能耗低(<10mA)；
• 大部分为电池驱动型(发射器)，如3V电池；
• 适合手持型操作(发射器)、小型应用产品和专用天线。

国际标准

国际认证组织 (欧洲电信协会ETSI、美国联邦通信委员会FCC)负责监督专门用于所有RF应用的立法。有关频道、规定的辐射特性和许可由EN300 220(EU)和FCC part15(美国)进行定义。

位于315MHz、433.92MHz和868.3MHz附近的ISM波段已被分配给SRD应用使用。这些频率被限定于+10dBm的等效幅射功率(ERP)和±870kHz的带宽内，但是并非专用(全部为433MHz合法频段)和免费授权的。副波的产生也同样收到限制，这样确保毗邻频道用户的使用功率保持在某一特定的水平。

由於RF辐射波的密集度越来越大，符合这些标准的产品和概念变得越来越重要——频谱性能主宰着系统成本。

基于PLL的发射器方案实例

发射器的主要模块和功能要求是：
• 频率合成：准确性、稳定性、VCC和温度依赖性、相位噪音和副波的产生。
• 功率放大：高效率、较小的VCC和温度依赖性、较高的隔绝能力。
• RF载波的调制能力。ASK：没有串扰的快速ON-OFF键控；FSK：灵活地拉动参考频率。

参考频率是由振动电路（XTO）驱动石英晶体产生的。为了获得快速的静止时间(即很小电流消耗和短的响应时间)，选择相位比较器频率为13.56MHz。静止时间为0~1/fXTAL_。由于手持设备的外形因素至关重要，设计更小、更轻的晶体坯具有长远利益。石英晶体的应用可以有不同的坯切割方法。不同的切割方法决定了漂移与温度的变化关系：
BT切割——两者呈积分关系，AT切割——两者呈立方关系。

在25°C，假设积分切割会受总体影响较少。分类参数为：
• 频率误差：初始值/温度/最终值（比如±30、±30、±10）
• 最大电阻RS(<110Ω)
• 负载电容C1 (比如12pF)

关键的是在低电源(100-200nW)供应下的适应性。在运行中的干扰会导致DLD（输出随电源波动），并且会导致RS的提高，从而不能振荡。
频率合成的下一步是将PLL，信号输入电路，环路过滤，VCO和整倍分频器完全集成，以便产生精确、稳定的RF频率。

实际的设计是采用RC电路做VCO，但也可以采用LC电路。不同的是在载波附近产生的相位噪声的数量不一样，这一点很重要，因为些信号可能对邻近的频道造成干扰。这也正是ETSI/FCC标准的主题。根据ETSI，在433.93MHZ中心频率下，允许的带宽是±870kHz；而根据FCC的标准，在315MHz负载频率下，允许±0.25%的带宽(±787kHz)。

考虑到辐射性输出功率和产品成本的因数，SRD的运用只要集成一个RC VCO就足够了。T5754数据表确定了内锁相环噪声PLL在20KHZ，也就是由VCO产生的噪声数量。这个噪声可以由PLL和环路过滤器所减弱。

由于一些VCO设计的工作范围过大，为了确保ASK调制的平滑，对电源的跳变的处理是必须的。由于有输入到PLL的VCO整倍分频，或者是在XTO和PLL间可能要用到分频，需要一个“微控制——控制”复合通道传输。

集成PLL-TX的外围器件中有一个石英晶体准度的时钟，为微处理器提供基准的时钟。

集成部分放大部分的设计手段是降低VCC和降低温度依赖性，并且采用高的有效工作点。这样会提高谐波，并且需要一个适应电路的低通特性的天线。

ASK调制(1kHz至32kHz)通过TTL输入信号实现，FSK调制是用设计好的微处理器端口作为开关，通过一个额外的串行或并行方式拉动石英晶体来实现。特别的，拉动的幅度±150ppm是可能的。

基于声表发射器方案的例子

参考频率是由三点式电容反馈振荡电路或者皮尔斯振荡电路核心的声表谐振产生的。振荡的稳定性、VCC以及温度依赖性和调制的能力一样取决于基础电路的拓扑结构。
通常假定：
· ASK在三点式电容反馈振荡电路里用一个端口的谐振器工作
· FSK在皮尔斯振荡电路里用两个端口的谐振器工作
· 和基于PLL的设计相比较，电路基本上是相同的，但是所有电路用晶体管来实现。SAW以RF的频率工作，这点是可行的。然而，为了优化输出功率和具有稳定的应用，另外一部分电路作为放大器。

声表器件的功能是建立在压电效应的基础上的。输入和输出以两个梳子形状的结构互相交错布局，距离为波长λ，这样就形成了表面声波（SAW）。由于存在很高的衬底介电常数(εr~10.000)，元件尺寸要小。

所选择的衬底决定温度依赖性和工作频率的带宽。在25°C，偏离常数df/f0随-1/K2变化。要记住的是，汽车要求考虑发射端的工作温度范围(-40°C至+85°C)和接收端的工作温度范围(-40°C至+105°C) ，要达到这个要求是很困难的。采用 LiTaO3或LiNbO3做衬底，不可能设计出完美的SRD系统。
声表谐振器的分类参数：
· 频率误差：初始的/最终的(比如±75kHz，-10/+50ppm)
· 频率误差：温度系数 (比如-0.032ppm/K2)
· 动态电阻RS
· 压电-电子式衬底（石英晶体、LiTaO3、LiNbO3）

由于静止时间为15到20μs，ASK系统最大的数据率限制在大概4KBd。

声表谐振的一个主要的好处是减少了相位噪声。设计这样的分立元件电路是困难的，因为它需要丰富的振荡和模拟设计技巧。然而，这种方案比完全集成化更加灵活，能使修改更加快速和容易，例如能控制谐波的产生。

当用FSK调制的时候，设计人员必须在产生充足的频率偏移上化点功夫。在皮尔斯振荡电路的设计里，需要具有两个端口的谐振器。通过串联一个变容二极管或者插针式的二极管改变参考频率。

两种方案的比较：综述

基于PLL的设计的优点可以通过频率合成的效果来阐述。目前和将来的应用将会朝窄带RF系统方向发展，RF的通带将会越来越拥挤。因此，接收端要求有极好的选择性和灵敏度。而这些只能用窄带PLL方案实现。

此外，灵活的频道选择只能通过基于石英晶体的方案实现。在客户定制的时候，用石英晶体组成的电路比以SAW组成的电路更容易设计和布线。一些频率通带对于SAW电路来说是不工作的。可以在高温度环境下（甚至高至+125°C）应用，调制率高至32KHZ，省电特性，这些用基于集成PLL的方案是可以实现的。这种方案只使用最少的外部元器件，并且减少了对模拟设计技巧的依赖，比如振荡和PLL的理论，显然这些因数使得它比基于SAW的设计简单的多。最后，由于集成产品本身的可靠性，EMI和RFI提高了，减少了推向市场的时间。

基于SAW的设计的好处在于总的元器件成本相对少了。基于SAW的应用成本比基于PLL的设计便宜了13%。当顾及到电源消耗的效率的时候，基于SAW的设计由于不象PLL那样有电流损耗，两者相比前者有更好的表现(33% vs. 22%) 。由于成本的因素优先于性能的表现，部分汽车供应商已经将策略转向采用分立元件设计方案，但即便如此，这种情况将不会再长期的延续下去。

前景

改进车用设施和提高便利性是目前汽车应用RF的两个方向，这也决定了汽车的发展。既然RF用户的数量已在稳步的增加，并且有效的带宽用途需要进一步挖掘，开发频道空间和复合频道器件便成为下一步要做的事。基于PLL的频率合成器的最新技术是N分数器件。这种新产品可以产生干净的高频信号，几百HZ到百KHZ的频带空间。

关于PLL发射器与SA发射器的更多设计比较，请阅读Atmel Applications Journal，网址为http://www.atmel.com/journal/documents/issue5/pg35_38_Atmel5_PPL_based.pdf。