Maxim在單芯片超外差RF接收器器件中集成了獨特的快速啟動振蕩器系統。這些接收器面向 300MHz 至 450MHz ISM （US） 頻段的應用，通過縮短接收器的啟動時間來節省電池電量?？焖賳诱袷幤麟娐房山档徒邮掌鲯呙璧恼伎毡?。

簡單RF數據傳輸的常見應用是許多新車中使用的遠程無鑰匙進入（RKE）系統，用于鎖定和解鎖車門，打開后備箱和控制安全警報。未來的車輛將使用RKE來定位車輛并提供遠程啟動。

RKE系統的操作很簡單。它由一個遙控鑰匙發射器（通常每個用戶一個）和一個基于車輛的接收器組成。工作頻率通常為300MHz至450MHz，但歐洲的一些新系統正在考慮ISM頻段的頻率分配為868MHz。通信是單工的，這意味著數據僅從發射器流向接收器。在證明這種架構合理的眾多原因中，引用最多的是密鑰卡的低成本和更長的電池壽命。

要啟動操作，用戶按下遙控鑰匙上的按鈕，從而喚醒內部微控制器，該微控制器立即將數據流輸出到RF發射器。數據流包括數據前導碼、實際命令（例如鎖門）、用于車對車安全的滾動代碼，以確保您的遙控鑰匙不會解鎖另一輛車，以及（可能）一些校驗位（圖 1）。

圖1.按下遙控無鑰匙進入 （RKE） 系統遙控鑰匙上的按鈕可啟動短數據流的傳輸。

完整的數據包（64位至128位）通常以2.4kHz至20kHz之間的速率傳輸，RF調制采用幅度偏移鍵控（ASK）或開關鍵控（OOK，即調制為0%或100%的ASK）的形式。這些調制方案最大限度地降低了密鑰卡的成本并延長了電池壽命。

正如您可能懷疑的那樣，低價格和長電池壽命非常重要。當您考慮正在使用的系統數量（數千萬）時，對低價格的需求是顯而易見的。最長的電池壽命對于發射器和接收器都很重要。

對于遙控鑰匙發射器，較長的電池壽命可最大限度地減少用戶更換電池的費用。理想的發射器電池將持續車輛的使用壽命。這樣的電池在今天是可能的，但您可能不想將由此產生的大遙控鑰匙放在口袋或錢包中。小鑰匙扣更方便，但如果您必須每兩個月更換一次電池，則不方便。今天的大多數產品都位于中間，提供合理的遙控鑰匙尺寸，電池壽命在 2 到 5 年之間。

接收器的電池壽命同樣重要。接收器電池必須始終打開，以便用戶可以隨時發出命令。RKE接收器由車輛的電池供電（與用于啟動車輛的電池相同）。如果接收器中的功耗過高，電池將沒有足夠的電量來啟動車輛！

擔心這種可能性似乎很愚蠢。車輛電池巨大，典型的接收器僅消耗1mA至5mA電流。對于日常使用的車輛來說，如此小的電流消耗不是問題，但是如果您將車輛留在機場幾周或更長時間，情況就會發生變化。

因此，汽車制造商相應地調整了電池的尺寸。對于RKE系統，電池大?。ㄈ萘浚┡c接收器消耗的功率乘以供電天數的乘積成正比。因此，如果您的車輛存放時間超過 30 天，請預先警告?；氐奖疚牡臉祟}——超外差接收器中振蕩器的快速啟動如何影響電池壽命？

為了簡化計算，我們使用一些中間值?；仡檾祿蛡鬏斔俣鹊挠懻?，假設數據包為100b，數據速率為10kHz（每個數據位0.1ms）。因此，100b 數據包在 10 毫秒內傳輸。為了節省接收器的功率，我們通過僅短暫打開來“時間切片”其操作 - 剛好足夠長的時間來確定是否存在有效的傳輸。這個“導通時間”值通常產生大約10%的占空比。

由于接收器是時間切片的，因此我們需要提供額外的傳輸，以確保接收器檢測到請求的操作之一。通常，遙控鑰匙傳輸再重復三次，總共四次傳輸。遙控鑰匙的總傳輸時間為 10ms 或 40ms 的四倍。要使接收器起作用，它必須完全解碼至少一個100b（10ms）傳輸。

為了捕獲至少一個完整的傳輸，我們必須輪詢接收器以確定是否存在有效數據。（接收器可以保持打開狀態，但這會消耗電源。給定的 40ms 傳輸數據包可能不會重復，因此必須足夠頻繁地輪詢接收器，以捕獲至少一個完整的 10ms 傳輸。該要求規定接收器輪詢之間的最大時間為 30 毫秒。

但該間隔可能太少，導致命令丟失。系統時序可能有點偏差，或者可能存在干擾或其他噪音損壞數據。為了保守起見，系統應設置為至少捕獲兩個完整的傳輸。因此，我們將接收器時間片電路設置為20ms。每 20 毫秒，接收器就會喚醒并嘗試解碼傳輸。如果存在有效數據，接收器對其進行解碼;否則，它會再進入睡眠狀態 20 毫秒。

為了檢測有效數據，接收器需要7位到8位的數據或0.75ms的時間來解碼信息。該條件決定了發射器是否以我們感興趣的頻率和格式發送數據。因此，接收器需要每0ms喚醒75.20ms左右。不幸的是，只有完美的接收器才能完成這一壯舉。

接收器需要時間才能喚醒。接收器中的大多數放大器可以在短時間內喚醒并穩定下來，但振蕩器則不能。它的壓電晶體是一種機電元件，需要時間開始振蕩，并且需要更多時間才能穩定在所需頻率。

請注意，某些接收器規格在這方面含糊不清。重要的規格是打開接收器和使振蕩器頻率在范圍內（穩定）之間的時間間隔。其他規格（如有效 IF 輸出）具有誤導性。當振蕩器開始工作時，IF輸出有效。但是，接收器可能不會與發射器鎖定頻率。這種情況就像調諧到90MHz的收音機實際上接收92MHz。當然，收音機正在工作，但它沒有收到您想要的東西。

普通的超外差接收器可以在2ms至5ms內啟動和穩定。我們假設討論時間為 2.25 毫秒。為數據解碼增加 0.75ms，每 3ms 需要 20ms 的“導通時間”來檢測遙控鑰匙傳輸（圖 2）。另一方面，MAX1470、MAX1471和MAX1473超外差接收器包括一個快速啟動振蕩器，通過保持晶體振動來最大限度地縮短導通時間，從而將導通時間從正常的2.25ms縮短到0.25ms的快速導通時間。將0.25ms的導通時間與0.75ms的數據解碼時間相加，我們只需要每1ms檢測20ms即可檢測密鑰卡傳輸。因此，這些接收器通過在三分之一的時間內執行相同的測量功能來節省功耗。

圖2.為了監控遙控鑰匙傳輸，RKE接收器必須分配時間來喚醒、穩定并解碼輸入信號。

大多數高性能超外差接收器（靈敏度良好的接收器）在工作時在5V時消耗5mA電流。MAX1470、MAX1471和MAX1473接收器提供最佳的接收器靈敏度，僅從5.3V電源電壓吸收3mA電流。在較低電源電壓下節省的功率是可觀的：普通超外差接收器需要25mW;MAX1470、MAX1471和MAX1473需要16.5mW。為每個20ms輪詢周期增加時間函數（圖3）會產生25mW的能量要求，×正常的超外差接收器為3ms = 75μJ，而MAX16、MAX5和MAX1×16ms = 5.1470μJ，則能量要求為1471.1473mW。因此，使用快速喚醒接收器節省的能源可以將電池壽命延長四到五倍。

圖3.較短的喚醒時間可節省能源，降低電源電壓也是如此。

因此，對于給定的電池壽命規格，我們可以減小電池尺寸并節省資金，或者我們可以在相同的功率下更頻繁地采樣并減小發射器電池的尺寸。由于汽車電池的尺寸主要針對“起動放大器”和備用容量，因此減小其尺寸可能不會帶來顯著的價格優勢。另一方面，減小變送器電池的尺寸具有優勢，尤其是在新的胎壓監測（TPM）系統中應用時。

TPM變送器本質上是放置在輪胎中的遙控鑰匙，通常在氣門桿中。它測量輪胎壓力和溫度并傳輸數據包，就像RKE遙控鑰匙一樣。但是，TPM 信息經常傳輸（而不是響應按鍵操作），因為您希望立即檢測膨脹問題。為了檢測緩慢泄漏，該系統還會在車輛休息時監控每個輪胎。

請注意，您不能在不甩開車輪平衡的情況下將大電池放在氣門桿上。接收器電池也不容易更換，因此它的使用壽命應該比遙控鑰匙電池長得多。因此，低功率傳輸對于TPM至關重要。雖然RKE發射器的設計人員自然關注低功耗操作，但系統工程師知道接收器的改進也會影響功耗。為此，如果不為超外差RKE接收器配備快速啟動振蕩器，他可以做得更糟。

審核編輯：郭婷