随着经济社会数字化转型和智能升级步伐加快，物联网已成为新型基础设施的重要组成部分。近日，工信部等8部门联合印发《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021—2023年）》，明确到2023年底，在国内主要城市初步建成物联网新型基础设施，物联网连接数突破20亿。爆炸式增长的连接数带来的不只是机遇，同时还有挑战。海量设备之间需要实现稳定通信，如何建立起即使在复杂环境中依旧可靠的无线连接，就是业界亟待解决的难题之一。

　　目前，市面上有不少可供选择无线连接技术，但都有其局限性。面向消费电子设备的并不总是能满足工业和医疗保健系统的性能要求。这些系统中在安全性、准确性和时间灵敏度等方面的不同侧重点提高了增加可靠性的需求。其实极度可靠的系统也是存在的，只是这些系统在设计上以可靠性为较高优先级，成本则作为次要考虑。对此，ADI作为全球优秀的高性能信号处理解决方案供应商，意在提出不一样的解决方案能够以更低的系统成本实现相同的高级别可靠性。

　　无线通信不可靠？这三大问题在“捣鬼”

　　尽管目前无线技术已经取得了非常大的进展，但很多行业采用的通信方式还是以有线为主，这主要是基于可靠性方面的考虑，毕竟日益恶劣的RF环境给可靠通信带来了不小的挑战。而要想保证无线连接系统的可靠性，射频收发器的性能起着关键性作用。城市化进程不断加快的当下，越来越多的钢结构和厚壁就有可能导致射频信号的功率衰减到目标设备无法接收的程度。所以目标设备中所用无线电器件的接收器灵敏度将决定可以接受的信号衰减程度，灵敏度上低至2 dB的变化都可能决定信号接收的成败。

　　还有设备受其所采用的工艺限制，也会受到包括温度变化、电池放电导致的电压降低和设备间的芯片制造差异等等因素的影响，导致设备的输出功率发生变化或接收器灵敏度下降。所以还必须确保选择用于检测和通信系统的元件在不断变化的环境条件下保持稳定。

　　此外，频段拥挤也给无线通信增加了很多潜在干扰源。因为通常互联设备会在所在地区的相关ISM频段内工作。ISM频段为免执照频段，自发布以来越来越多的用户不断在此频段中部署了数以亿计的有源设备。干扰会严重降低通信范围。更大、更密集的网络也意味着更多的近距离节点传输，因此需要更强的抗干扰能力，它可以减少所需的中继器节点数量并使每个网关可支持更多端点。这使得网络覆盖更可靠且盲点更少。借助可靠的无线电连接，数据包的丢失更少，从而可减少数据包的重新传输量并提高系统整体效率。

　　从信号端入手，保证通信链路稳定性

　　面对诸如此类的挑战，ADI推出了一款超低功耗、sub-GHz ISM频段无线电器件ADF7030-1，可提供实现稳定通信链路的性能级别和功能特性。

　　ADF7030-1是一款sub-GHz完全集成式无线电收发器，适合在ISM、SRD以及169.4 MHz至169.6 MHz、426 MHz至470 MHz和863 MHz至960 MHz许可频段范围内工作的应用。解决了频段拥挤的问题。它支持IEEE802.15.4g等基于标准的协议，同时还灵活地支持众多专有协议。高度可配置的低中频(IF)接收器支持2.6 kHz至738 kHz范围内的各种接收器信道带宽。因此ADF7030-1支持超窄带、窄带和宽带通道间隔。此外，为了在所有支持的信号带宽和频段内保持高接收性能，ADF7030-1还采用了具有双频LO路径的可重构VLIF接收机架构。

　　另一方面，ADF7030-1拥有出色的灵敏度。在很多情况下，能够接收低于其他无线电器件可接收功率3 dB的无线电信号。这意味着，即使信号的强度低于其竞争产品可接收功率的一半，该器件仍可接收到该信号。

　ADF7030-1 ACR与竞争对手产品比较 

　　在制作工艺上，经过与领先工业制造商的世代合作，ADI公司已经掌握了成熟的方法，可以应对真实生活环境对无线电收发器产生的影响。例如，在整个工作温度范围内，采用ADF7030-1的设备的输出功率变化不超过0.2 dB。这一成果的实现得益于ADI的无线电设计方法。在同类竞争的无线电产品中，相应的变化高达2 dB。

　　在抗干扰的能力上，ADF7030-1的高性能、低功耗模拟前端(AFE) 采用高动态范围ADC、带QEC的模拟复杂抗混叠滤波和数字通道滤波技术，以消除接收链中的无用信号。利用这些技术，ADF7030-1能够在±20 MHz偏移时实现高达102 dB的阻塞和高达66 dB的邻道抑制，这相当于实现与防务和航空航天设备相媲美的水平，且无需增添昂贵的外部元件。

　　接收器降敏避除算法，充分可靠利用可用频谱

　　由于时钟源与敏感的模拟和RF电路之间存在有限隔离，片上集成式收发器系统经常会出现杂散现象。当收发器 在特定的通道上以接收模式运行时，这些杂散现象可能导致其灵敏度降低（降敏）。例如如果ADF7030-1接收器必须在通道化系统中按宽频段运行，例如902 MHz至928 MHz、863 MHz至876 MHz，或450 MHz至470 MHz，少量特定频率会因为杂散现象出现降敏。

　　Sub-GHz收发器ADF7030-1在WSN应用中具有领先的RF性能和鲁棒性 

　　一般来说，降敏主要由以下几种杂散现象导致：

　　?时钟源的原始谐波在接收器的带宽范围中。

　　?内部时钟的谐波与本地振荡器(LO)的高阶谐波混频，且落在接收器的基带带宽范围内。

　　解决降敏问题的传统方法是，在通道规划时将这些通道列入黑名单，从而避免使用这些通道。但是，减少通道数量会降低网络的容量，在跳频应用中，则会降低网络规避干扰的能力。ADI开发了适用于ADF7030-1的简单软件算法，可以有效避除某些杂散现象导致的降敏。使用此软件算法之后， 无需再将通道加入黑名单，因此能够更充分地利用可用的频谱。软件算法要求主机在使用出现降敏问题的通道频率之前，先更改某些接收器设置。更改后的接收器设置会利用多个片上特性，将干扰源移到接收器的带宽范围之外，使ADF7030-1接收器能在该通道上实现全部的灵敏度。

　　本文小结

　　如今，智慧化浪潮正席卷而来，无线连接技术贯穿始终。传感器、转换器、处理器和收发器，这些器件收集和传输数据，以推动物联网发展，所以保证其高精度和可靠性要求至关重要。50多年来，ADI公司一直致力于设计鲁棒的解决方案来应对这些挑战，开发的技术遍及物联网信号链的每个阶段，从检测和测量到解析和连接数据。确保整个信号链中所产生信息的质量和完整性不仅是ADI的核心设计原则，也是实现物联网真正潜力的基本要求。