Sub GH让物联网应用更远更广
Sub GH让物联网应用更远更广
无线通信一方面朝高频方向走，以获得更快的传输速度，另一方面则朝低频走，以追求更远更广的距离，通常低频指的是1GHz以下的频段，英文称为Sub GHz。本文将为您介绍Sub GHz应用的特性与来自安森美半导体（ON Semiconductor）的四款Sub GHz收发器和SoC产品。
低频传输更适合物联网应用
高频传输虽然可以获得较高的数据传输速度，但其信号易受到障碍物的阻挡，传输距离也较短，而低频传输则具有相反的特性，其传输距离较远、面积更广，信号穿透性佳，虽然传输速度较慢，但却相当适合传输数据较少的物联网（IoT）应用，因此越来越受到重视。
而所谓Sub GHz，就字义上而言是泛指低于1GHz频段的无线通信，但仍须扣除许多已经应用于电视、广播、移动网络的频段，真正用于物联网应用的多是315MHz、433MHz、868MHz、915MHz等频段，部份国家还允许使用169MHz频段，或者中国可用779MHz。
低频的好处是在相同发送功率下可获得较远的传送距离，若使用315MHz，与Wi-Fi的2.4GHz相比差距约8倍，Wi-Fi若能达100公尺，315MHz则可达800公尺（覆盖面积更差距64倍），再加上Sub GHz不需要高传输率，不需要16QAM、64QAM等复杂调制，可实行简单调制（如ASK、FSK等）并使传输距离更远，最远可达数公里。
Sub GHz虽有好处，但缺点是各国尚未统一可用频段，如日本可用310MHz，中国可用470MHz等，因此芯片业者在设计芯片时，尽可能会让单一芯片可支持多种频段。以下将为您介绍安森美半导体的四款Sub GHz收发器和SoC产品。
AX5043：超低功率窄带Sub GHz（27 - 1050 MHz）射频收发器
AX5043是一款真正的单芯片、窄带、超低功耗ASK和FSK RF收发器，适用于27 MHz至1050 MHz频带。它为发射和接收操作提供了超低功耗的独特组合，并具有最高的灵敏度和高选择性，可以1 kbps的速率实现143 dB的链路预算，如果使用内置的前向纠错（FEC），则可以扩展到146 dB，而无需额外的外部组件。AX5043在6.25 kHz信道中的最低工作速率为1 kbps。
集成的电压调节系统允许直接使用电池，并且启动时间短，从而可以节省时间和能源。在1.8 - 3.6 V的电源电压范围内，发射功率和接收特性不会改变。AX5043支持FSK、MSK、4-FSK、GFSK、GMSK、AFSK和ASK调制。在发射模式下，所有调制都经过成形，针对FSK， 选择BT=0.3或BT=0.5的高斯滤波器，可以满足最严格的法规要求。PA的功率上升和下降时间可以任意配置，最大输出功率为16 dBm。
AX5043具有27-1050Mhz宽频率的可使用范围，在不牺牲链路预算或信道选择性的情况下，可实现低功耗。发射功率和接收特性在电源电压1.8-3.6V范围内不变，具备自主处理无线电唤醒循环，支持无需微控制器干预即可处理的各种数据包格式。AX5043可应用于物联网、自动抄表（AMR）、安全应用、建筑自动化、无线网络、电池供电的便携式应用。
AX5243：超低功率窄带Sub GHz（27 - 1050 MHz）射频收发器
AX5243是一款真正的单芯片超低功耗窄带CMOS收发器，可用于27 MHz至1050 MHz的许可和非许可频段。片上收发器由带调制器和解调器的完全集成的RF前端组成，基带数据处理可在高级、灵活的通信控制器中实现，该控制器可通过SPI接口实现用户友好的通信。它可实行FSK、4-FSK、GFSK、GMSK、MSK、ASK和PSK调制，支持从0.1 kbps到125 kbps的任何数据速率。
AX5243可以使用1.8 V至3.6 V电源在-40℃至85℃的温度范围内工作。根据输出功率的不同，它在868 MHz的载波频率上消耗7 - 48 mA，在169 MHz的传输上消耗4 - 51 mA。在接收操作中，它在868 MHz载波频率下消耗9 - 11 mA电流，在169 MHz时消耗6.5 - 8.5 mA。它还具有内部最低功耗的全集成振荡器。在默认模式下，振荡频率为640 Hz +/- 1.5%，在快速模式下为10.2 kHz +/- 1.5%。在使用内部硬件校准低功耗振荡器与RF参考时钟之后，即可达到这样的精度。
AX5243的功能使其成为各种电池供电解决方案的理想接口，例如自动售票或作为传感器等遥测应用的收发器。 AX5243载波频率范围为27 - 1050 MHz，具备高灵敏度和高选择性接收器，支持低功耗振荡器和无线电唤醒（WOR）模式，以及自动频率控制（AFC）。
AX5243可在宽频率范围运作，支持从0.1 kbps到125 kbps的数据速率和45 dB的相邻信道抑制，允许极低的平均接收器功率，并能够跟踪RX滤波器带宽内的发射器频率。AX5243可应用于物联网、自动抄表、安全应用、建筑自动化与无线网络。
AXM0F243：超低功耗窄带Sub GHz（27 - 1050 MHz）ARM® Cortex®-M0+无线微控制器
AXM0F243是适用于真正的单芯片无线应用的片上系统（SoC）。SoC包含经过实际应用验证的窄带AX5043 RF收发器内核，和高性能ARM® Cortex®-M0+微控制器（MCU）内核。AX5043内核非常强大，并且可以通过软件编程，实现多种调制方案和100 bps至125 kbps的数据速率，几乎可以部署任何专有或标准的Sub GHz协议。
无线电核心的软件可编程性，可以使其加载了不同软件时共享通用的硬件设计，从而使客户可以更轻松地管理多个SKU，也可以使用此器件来实施多协议解决方案，以实现功能强大的网关。
集成频率合成器可以生成27 MHz至1050 MHz之间的任何载波频率。对于低于〜400 MHz的频率，集成VCO可以搭配外部电感器，但当高于〜400 MHz时，则可以使用集成电感器。
AX5043接收器非常稳固，可以实现低至-137 dBm的灵敏度，同时消耗的电流小于10 mA。对于需要天线分集的应用，包括一个集成的分集控制器，它可以通过GPIO引脚自动控制外部天线开关。接收器还具有无线电唤醒功能，允许MCU在无线电事件之间尽可能长时间且尽可能频繁地睡眠，可以进一步降低功耗。AX5043发射器在差分模式下可提供16 dBm的发射功率，在单端模式下可以提供13dBm。
高性能ARM® Cortex®-M0+的运行频率高达48 MHz，并具有64 kB的闪存和8 kB的RAM。MCU包含两个独立的串行通信模块（SCB），可将其配置为执行I2C、SPI、UART等。MCU具有五个16位定时器，可用作计数器、PWM调制器或脉冲发生器，并有19个可编程GPIO引脚。
除了强大的MCU内核之外，AXM0F243还具有强大而独特的模拟功能。集成的12位SAR ADC能够进行1 Msps转换，具有单端和全差分模式。该MCU还包含两个电流DAC，两个超低功耗比较器和两个超低功耗运算放大器。
AXM0F243采用5mm x 7mm QFN40封装，电源范围为1.8V-3.6 V，单个SoC器件可提供最大的载波频率范围，内置行业标准MCU，可实现软件可移植性，支持最广泛的成形调制方式（FSK、MSK、4-FSK、GFSK、GMSK、AFSK、ASK、FM），出色的接收器和高效的发送器，具有很高的链路预算，可进行长距离通信，适用于各种电池供电的应用，灵活的数字I/O，可与传感器和其他器件连接，并可进行更高级别的系统集成。
AXM0F243可应用于自动抄表、安全应用、家庭和楼宇自动化、工业物联网和传感器网络、照明和远程遥控、无线应用、智能零售和资产管理。常见的终端产品包括电表、遥控器、传感器节点、水表、传感器网关、煤气表、数据记录仪、路灯控制器、保安系统、温控器、气象站等。
AX8052F143：超低功率窄带Sub GHz（27 - 1050 MHz）8052无线微控制器
AX8052F143是一种与物联网中许多标准应用程序兼容的单芯片解决方案。在868MHz和1.2 kbps时，接收灵敏度为-126 dBm，功耗仅为9.5 mA，这使得AX8052F143成为该领域的杰出器件。低相位噪声和高效16 dBm发射器是其显著的功能，数据速率范围从0.1到125 kbps。从27 MHz到1050 MHz的频率范围使该RF微控制器成为许多应用的理想器件，包括自动抄表和安全应用，4.5 µA的平均占空比接收电流只是众多出色参数之一。
AX8052F143微控制器内核执行行业标准8052指令集，可以在DC到20 MHz之间自由编程系统时钟。由于指令在一个周期内执行，因此内核每秒百万指令为20 MIPS。内部集成64K闪存，使用C语言编程，全关联缓存和预取控制器解决了访问延迟。
AX8052F143具有双通道DMA引擎，可以传输数据到XRAM，并从XRAM将数据传输到芯片上的任何外设。其提供了一个专用的AES引擎并用其自己的DMA引擎进行加密。其它外设还包括：三个可选sigma-delta输出模式的通用定时器，定时器可用作UART的波特率发生器；一个主/从SPI接口；一个具有灵活输入模式的10位、 500 K采样率的ADC；以及可以接收模拟输入的比较器。
AX8052F143可在27 MHz至1050 MHz的频率范围运作，内置超低功耗AX8052 MCU，以及高性能窄带射频收发器，采用5mm x 7mm QFN40封装，在睡眠模式下仅消耗950 nA的电流，此时唤醒定时器可以工作，同时SRAM可以提供256字节保留状态信息。 支持各种形式的调制（FSK、MSK、4-FSK、GFSK、GMSK、AFSK、ASK、FM），可用于多种应用，包括安全应用、建筑自动化、无线应用、自动抄表（AMR）。
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