RF125系列125KHz無(wú)線模塊解說(shuō)（二）：技術(shù)參數(shù)與規(guī)格

本章節(jié)將整合并分析RF125系列各模塊的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模塊選型提供量化的決策依據(jù)。

電氣特性

電氣特性是電源設(shè)計(jì)和功耗預(yù)算的基礎(chǔ)。

發(fā)射模塊 (Transmitters):

• RF125-TX:工作電壓范圍為12V至30V。在12V供電時(shí)，典型工作電流小于300mA。寬電壓范圍和較高的工作電流表明其內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路功率較強(qiáng)，以支持遠(yuǎn)距離發(fā)射。
• RF125-TX2:工作電壓范圍為9V至12V。其電壓范圍更窄，適用于標(biāo)準(zhǔn)直流電源供電的場(chǎng)合。

接收模塊 (Receivers):

• RF125-RX / RF125-RA:工作電壓范圍為5V至3.6V，典型值為3.3V，非常適合由紐扣電池或單節(jié)鋰電池供電。

其功耗表現(xiàn)是整個(gè)系統(tǒng)的核心亮點(diǎn)：

• 接收電流（靠近發(fā)射機(jī)時(shí)）:<3mA。這是模塊在被成功喚醒并進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼和輸出時(shí)的工作電流。
• 偵聽(tīng)電流（無(wú)發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)）:<9μA。這是模塊在低功耗“嗅探”模式下的待機(jī)電流。這個(gè)低于10微安的指標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電池供電設(shè)備長(zhǎng)續(xù)航的決定性因素。

射頻性能

射頻性能直接決定了系統(tǒng)的通信能力和可靠性。

• 通信距離:在與配套模塊配合使用時(shí)，通信距離大于5米。這是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，尤其是在PKE和區(qū)域定位應(yīng)用中，它定義了有效的作用范圍。
• 接收機(jī)載波頻率范圍:15KHz至150KHz。雖然整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化用于125KHz，但接收芯片本身支持更寬的頻率范圍，這為一些特殊頻率的應(yīng)用提供了可能性。
• 接收靈敏度:80uVRMS。這是一個(gè)非常高的靈敏度指標(biāo)。接收靈敏度衡量了接收機(jī)能夠可靠解調(diào)的最低信號(hào)強(qiáng)度。80uVRMS的水平意味著接收機(jī)能夠從非常微弱的信號(hào)中識(shí)別出有效數(shù)據(jù)，這是實(shí)現(xiàn)大于5米通信距離的技術(shù)基礎(chǔ)。

 環(huán)境耐受性

• 工作溫度范圍:所有模塊均為-40°C至85°C。
• 存儲(chǔ)溫度范圍:-40°C至125°C。

這一寬泛的工業(yè)級(jí)溫度范圍確保了RF125系列能夠在戶外、車載以及各種嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定工作。

表1：RF125系列核心技術(shù)規(guī)格

性能參數(shù)背后的設(shè)計(jì)考量

RF125-RX/RA模塊同時(shí)實(shí)現(xiàn)了極低的待機(jī)功耗（<9μA）和極高的接收靈敏度（80μVRMS?），這在射頻設(shè)計(jì)中通常是一對(duì)矛盾。高靈敏度往往需要接收機(jī)的前端放大器和其他電路工作在較高的偏置電流下，以獲得更好的信噪比，但這會(huì)顯著增加功耗。RF125系統(tǒng)能夠同時(shí)達(dá)成這兩個(gè)目標(biāo)，其背后是一套經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的系統(tǒng)級(jí)功耗優(yōu)化策略。

該策略的實(shí)現(xiàn)可以從物理層協(xié)議和模塊的硬件行為中找到線索。首先，RF125-TX的物理層傳輸協(xié)議幀以一段長(zhǎng)達(dá)2.688ms至4.96ms的連續(xù)載波信號(hào)開(kāi)始。這段長(zhǎng)載波并非用于傳輸數(shù)據(jù)，而是作為一種低復(fù)雜度的“喚醒前導(dǎo)碼”。接收機(jī)在低功耗偵聽(tīng)模式下，并不需要運(yùn)行復(fù)雜的數(shù)字解調(diào)電路，而可能僅通過(guò)一個(gè)極低功耗的包絡(luò)檢波器或能量檢測(cè)器來(lái)“嗅探”空中是否存在這種特定頻率的能量。一旦檢測(cè)到持續(xù)時(shí)間超過(guò)閾值的載波能量，接收機(jī)內(nèi)部的電源管理單元才會(huì)喚醒主解調(diào)電路、MCU等高功耗部分，準(zhǔn)備接收后續(xù)的真正數(shù)據(jù)包。這種“分步喚醒”機(jī)制是實(shí)現(xiàn)亞10微安級(jí)待機(jī)功耗的關(guān)鍵。

其次，在接收機(jī)成功解碼一個(gè)有效的數(shù)據(jù)包后，其WAKE UP引腳會(huì)輸出一個(gè)長(zhǎng)達(dá)50ms的高電平脈沖。這個(gè)時(shí)長(zhǎng)并非隨意設(shè)定。對(duì)于一個(gè)處于深度睡眠（例如STOP或DEEPSLEEP模式）的外部主控MCU，從接收到喚醒信號(hào)到其內(nèi)部時(shí)鐘（如PLL）穩(wěn)定并開(kāi)始執(zhí)行代碼，可能需要數(shù)毫秒到數(shù)十毫秒的時(shí)間。這50ms的脈沖提供了一個(gè)非常寬裕的時(shí)間窗口，確保了即使是最慢的MCU也能被可靠地喚醒，并準(zhǔn)備好通過(guò)UART接收緊隨其后的數(shù)據(jù)。

因此，從RF協(xié)議的幀頭設(shè)計(jì)，到接收機(jī)的內(nèi)部嗅探機(jī)制，再到與主控MCU的硬件握手信號(hào)，整個(gè)RF125系統(tǒng)展現(xiàn)了一種整體性的設(shè)計(jì)思想：一切都為了在保證可靠喚醒的前提下，最大限度地降低接收端的平均功耗。集成該模塊的工程師需理解并配合這一架構(gòu)，例如，應(yīng)將主控MCU的喚醒源設(shè)置為WAKE UP引腳的上升沿觸發(fā)，并在喚醒后立即準(zhǔn)備接收UART數(shù)據(jù)，才能真正發(fā)揮出該系統(tǒng)的低功耗優(yōu)勢(shì)。

RF125系列125KHz無(wú)線模塊解說(shuō)系列：

RF125系列125KHz無(wú)線模塊解說(shuō)（一）：RF125系列技術(shù)概述

RF125系列125KHz無(wú)線模塊解說(shuō)（二）：技術(shù)參數(shù)與規(guī)格

RF125系列125KHz無(wú)線模塊解說(shuō)（三）：硬件集成與電路設(shè)計(jì)指南

RF125系列125KHz無(wú)線模塊解說(shuō)（四）：串行通信與配置協(xié)議

RF125系列125KHz無(wú)線模塊解說(shuō)（五）：功能與操作模式

RF125系列125KHz無(wú)線模塊解說(shuō)（六）：RF物理層傳輸協(xié)議深度解析及總結(jié)