隨著經(jīng)濟社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能升級步伐加快，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)三年行動計劃（2021—2023年）》，明確到2023年底，在國內(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。爆炸式增長的連接數(shù)帶來的不只是機遇，同時還有挑戰(zhàn)。海量設(shè)備之間需要實現(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)確性和時間靈敏度等方面的不同側(cè)重點提高了增加可靠性的需求。其實極度可靠的系統(tǒng)也是存在的，只是這些系統(tǒng)在設(shè)計上以可靠性為較高優(yōu)先級，成本則作為次要考慮。對此，ADI作為全球優(yōu)秀的高性能信號處理解決方案供應(yīng)商，意在提出不一樣的解決方案能夠以更低的系統(tǒng)成本實現(xiàn)相同的高級別可靠性。

　　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衰減程度，靈敏度上低至2 dB的變化都可能決定信號接收的成敗。

　　還有設(shè)備受其所采用的工藝限制，也會受到包括溫度變化、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。因為通?；ヂ?lián)設(shè)備會在所在地區(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)以億計的有源設(shè)備。干擾會嚴(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)點傳輸，因此需要更強的抗干擾能力，它可以減少所需的中繼器節(jié)點數(shù)量并使每個網(wǎng)關(guān)可支持更多端點。這使得網(wǎng)絡(luò)覆蓋更可靠且盲點更少。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。

　　從信號端入手，保證通信鏈路穩(wěn)定性

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

　　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。這意味著，即使信號的強度低于其競爭產(chǎn)品可接收功率的一半，該器件仍可接收到該信號。

　ADF7030-1 ACR與競爭對手產(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)對真實生活環(huán)境對無線電收發(fā)器產(chǎn)生的影響。例如，在整個工作溫度范圍內(nèi)，采用ADF7030-1的設(shè)備的輸出功率變化不超過0.2 dB。這一成果的實現(xiàn)得益于ADI的無線電設(shè)計方法。在同類競爭的無線電產(chǎn)品中，相應(yīng)的變化高達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。利用這些技術(shù)，ADF7030-1能夠在±20 MHz偏移時實現(xiàn)高達102 dB的阻塞和高達66 dB的鄰道抑制，這相當(dāng)于實現(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行時，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，少量特定頻率會因為雜散現(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：

　　?時鐘源的原始諧波在接收器的帶寬范圍中。

　　?內(nèi)部時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)量會降低網(wǎng)絡(luò)的容量，在跳頻應(yīng)用中，則會降低網(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)置會利用多個片上特性，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)計魯棒的解決方案來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，開發(fā)的技術(shù)遍及物聯(lián)網(wǎng)信號鏈的每個階段，從檢測和測量到解析和連接數(shù)據(jù)。確保整個信號鏈中所產(chǎn)生信息的質(zhì)量和完整性不僅是ADI的核心設(shè)計原則，也是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)真正潛力的基本要求。