八张图带你了解双向射频收发器NCV53480在下一代RKE中的应用
当前无线遥控门禁系统（rke）已经逐渐广泛被市场接受，其主要原因一个是便捷性，另外就是安全性。
目前市场上流行的第一代rke多数采用单向通讯，而下一代rke系统将提供双向通讯功能。在双向rke系统中，钥匙做为遥控及数据显示端由车主随身携带。车 身上的装置可以在接收到锁车指令后反馈锁车状态给钥匙端，确认车门已锁。同时还可以反馈油量以及胎压状态，提示车主加油或者给轮胎充气。双向rke系统将 极大的提高其便捷性以及安全性。
双向rke的系统架构如下图所示：
针对这种双向的rke应用，安森美推出了一款双向rf收发器——ncv53480。其最大的优势是单芯片高频收发， rx与tx可以直接共用同一个阻抗匹配网络和天线。并且可以通过sniff模式实现高频远端唤醒，同时又有较低的待机功耗。从而降低系统设计的复杂度和成本，实现更加简约的双向rke系统。
功能及主要参数： ncv53480是一款低功耗fsk/ask/ook射频收发器， 可以工作在ism频带260mhz到470mhz范围。通讯速度可以支持1k~60kbps， 采用低中频架构，镜像抑制比可达40db。中频滤波器完全集成在芯片内部，并且提供100khz， 200khz， 300khz三种带宽选择。发射功率从-20dbm~10dbm可编程控制。接收灵敏度fsk模式可以达到-109dbm， ook可以达到-118dbm。片上数字控制电路可以将ic配置为3通道周期轮询模式。
另外，在sniff模式下供2种待机唤醒模式，即：能量唤醒（wake-on-energy）模式以及代码唤醒（wake-on-pattern）模式。低功耗睡眠状态下，静态电流只有不到1μa（微安） 。
1． sniff模式： ncv53480可以通过sniff-mode实现高频rf唤醒，并且接收端保持低静态功耗。 睡眠模式下静态功耗小于1μa~！
sniff-mode 得益于on的一项叫做quick？start oscillator的知识产权。
quick-start oscillator （qso）
为了节省能量并且避免晶振起振的不确定时间，在ncv53480中使用了安森美的qso技术。qso是一个基于外部晶振而调教出的内部振荡器。
qso可以驱动晶振在晶振电感中快速建立足够的能量，从而可以将启动时间从ms级提升至us级。进而使得ic能够快速响应和判断射频信号。
下面的时序图描述了qso的具体工作时序：
应用qso技术，ncv53480设计了2种sniff模式来实现低静态功耗：
（1）wake on energy 模式
ncv53480 可以设定一个sniff interval值，确定每隔多长时间自动检测一次是否接收到rf能量。如果没有则返回到睡眠模式，如果有rf能量则开始检测sof（start of frame）， 检测到sof后，检测chip id， 当chip id也检测到之后会产生一个xint 中断信号唤醒外部mcu接收数据包，或者从接收buffer中读取数据包。数据包接收完成后，mcu通过i2c总线使ncv53480再次进入sniff模式，然后mcu自己再进入深度睡眠。如此循环。
（2）wake on pattern 模式
ncv53480 可以设定一个sniff interval值，确定每隔多长时间自动检测一次是否接收到wake up pattern。如果没有则返回到睡眠模式，如果接收到wake up pattern则开始检测chip id， 当chip id也检测到之后会产生一个xint 中断信号唤醒外部mcu接收数据包，或者从接收buffer中读取数据包。数据包接收完成后，mcu通过i2c总线发送指令使ncv53480再次进入 sniff模式，然后mcu自己再进入深度睡眠。如此循环。
在实际应用中， ncv53480在sniff模式下实现自己轮询，从而解放mcu，使mcu以及其他部件进入深度睡眠状态，降低系统待机功耗。当ncv53480接收到高频唤醒信号后，发送中断信号给mcu，从而唤醒整个系统。
待机过程中只有ncv53480需要活动，所以其在sniff 模式下待机功耗的评估就显得非常重要。我们以wake on pattern 模式为例详细说明一下。
在wake on pattern模式中评估ncv53480功耗的几个重要参数如下：
●sniff interval time （tsi） ---既每tsi秒查询一次是否有wake pattern。
●在sniff interval 时间内大部分时间都处于睡眠状态。除掉receive dwell time 以及code dwell time。
●receive dwell time （trd） ---每次sniff后用trd的时间来检测是否有wake pattern，这段时间属于基本接收状态。
●code dwell time （tcd） ---每次确定有wake pattern后用tcd时间来确认chip id是否正确，这段时间属于基本接收状态
●wake pattern误判断概率 （pm）---待机状态下由于应用环境中的同频噪声导致wake pattern误判断而进入code dwell time.
基本接收状态下电流ir为10ma， 睡眠状态下电流is最大为1μa.
这样在待机状态下ncv53480的平均电流为：
iave=（tsi*is+trd*ir+tcd*ir*pm）/tsi （方程式1）
举个例子：
当通讯速率设置为8kbps， 既0.125ms/bit;
每隔10秒（最大25.6秒）轮询一次，（tsi） =10s ；
每次用10ms的时间搜索16位（最大16位）的wake pattern， （trd）=10ms；
搜索到wake pattern后用3ms的时间搜索16位（最大16位）的chip id， （tcd）=3ms。
wake pattern误判断概率为0.1%， （pm）=0.1%
根据方程1：iave=（tsi*is+trd*ir+tcd*ir*pm）/tsi =10.1μa。
这样整个系统就可以实现一个非常低功耗的待机模式。 既使用250mah的电池也可以待机2年以上。
2． ncv53480的应用电路
在参考电路中我们给出了315mhz以及433mhz的阻抗匹配电路，匹配为50欧的特征阻抗。
（1）rx阻抗匹配：
其中需要注意的是rf与cf， 这个滤波电路是可以省略的，只有当vdd上有噪声需要滤波的时候才需要加上，并根据噪声的频率相应调整rc电路的参数。但要保证rf小于100欧，或者用一个电感替代。
在我们的参考电路中只用了cf=100nf的电容作为滤波。
（2）tx阻抗匹配：
（3）rx/tx共接阻抗匹配
在 实际应用中，为了节省空间及成本，简化电路，往往需要rx/tx共用同一个天线。有些rf ic需要外加一个rf switch来切换rx与tx的匹配电路。而ncv53480可以直接将rfin 与rfout接在一个网络上。匹配电路可以直接采用tx的阻抗匹配电路。其输出功率仅有少量损失。
安森美半导体ncv53480的双向通讯能力为下一代rke产品的开发提供了功能保障。其sniff mode模式，以及卓越的低功耗性能和qso技术为实现高频待机唤醒又保持较长的电池寿命提供了可能。rx/tx自动切换电路节省了外部 rfswitch。从而可以实现更加简约的双向rke的系统。
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另外，在sniff模式下供2种待机唤醒模式，即：能量唤醒（wake-on-energy）模式以及代码唤醒（wake-on-pattern）模式。低功耗睡眠状态下，静态电流只有不到1μa（微安） 。
1． sniff模式： ncv53480可以通过sniff-mode实现高频rf唤醒，并且接收端保持低静态功耗。 睡眠模式下静态功耗小于1μa~！
sniff-mode 得益于on的一项叫做quick？start oscillator的知识产权。
quick-start oscillator （qso）
为了节省能量并且避免晶振起振的不确定时间，在ncv53480中使用了安森美的qso技术。qso是一个基于外部晶振而调教出的内部振荡器。
qso可以驱动晶振在晶振电感中快速建立足够的能量，从而可以将启动时间从ms级提升至us级。进而使得ic能够快速响应和判断射频信号。
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