如今，“智能”這個(gè)詞可能被過度使用了，但盡管如此，它現(xiàn)在在普通詞典中占據(jù)了一個(gè)空間，它是現(xiàn)代、先進(jìn)和高效的代名詞。智能電表的發(fā)展符合這一定義，并且它們?cè)谶^去二十年左右的時(shí)間里發(fā)展成為公用事業(yè)交付的一個(gè)組成部分。智能電表可實(shí)時(shí)更新燃?xì)狻⑺妥畛Ｒ姷碾娏Φ裙檬聵I(yè)的使用情況，讓房主或企業(yè)用戶更好地了解自己的個(gè)人消費(fèi)情況，并使公用事業(yè)提供商能夠更好地管理他們的服務(wù)。

這是智能計(jì)量的公眾形象，但在幕后，它涉及的不僅僅是簡(jiǎn)單地移除帶有機(jī)械表盤的“啞”表，并用具有 LCD/LED 讀數(shù)的“智能”表代替。所涉及的智能已經(jīng)看到計(jì)量首先成為差異化因素，然后成為供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)功能。早期采用者具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，可以在一定程度上鎖定供應(yīng)商，而政府希望避免這種情況。制定了立法或其他計(jì)劃，確保消費(fèi)者可以再次自由移動(dòng)供應(yīng)商，而不必?fù)?dān)心失去智能電表的好處。

相對(duì)較快，消費(fèi)者擁有智能電表的選擇已經(jīng)變成了供應(yīng)商提供智能電表的義務(wù)，通常通過立法規(guī)定了一些最后期限。必須承擔(dān)為公用事業(yè)供應(yīng)商提供智能電表的成本，即使知道消費(fèi)者在看到投資回報(bào)之前可能會(huì)更換供應(yīng)商。出于這個(gè)原因，智能電表的設(shè)計(jì)需要兼顧成本和使用壽命，這意味著新電表需要比之前的電表更堅(jiān)固、更可靠。

由于許多原因，無線連接是本地通信的首選形式。這可能采取多種形式，包括蜂窩和未許可 （ISM） 解決方案。隨著 5G 在各國(guó)的推廣，它可能成為智能計(jì)量的可行解決方案，然而，今天的覆蓋范圍和成本將禁止這樣做。雖然 GSM/3G/4G 是可行的，但對(duì)帶寬的需求以及在許可和非許可頻段中運(yùn)行的設(shè)備的密度正在給該領(lǐng)域已經(jīng)存在的多種無線電設(shè)備帶來壓力。隨著頻譜變得更加擁擠，它會(huì)引入一些問題，盡管協(xié)議通常可以解決這些問題，但會(huì)降低解決方案的功效。出于這個(gè)原因，儀表制造商和組件供應(yīng)商正在共同努力應(yīng)對(duì)兩個(gè)因素帶來的日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)；

計(jì)量和物聯(lián)網(wǎng)

無線計(jì)量網(wǎng)絡(luò)可以被視為更廣泛的物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 的先行者；一個(gè)社區(qū)可能包含許多智能電表，這些電表使用各種無線協(xié)議連接到本地聚合器或網(wǎng)關(guān)。反過來，聚合器將通過某種其他形式的連接（可能是有線或無線）與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。維護(hù)已經(jīng)被視為傳統(tǒng)技術(shù)的技術(shù)，尤其是在當(dāng)?shù)氐貐^(qū)在射頻方面變得更加擁擠的情況下，可能會(huì)很困難。

通常，儀表會(huì)使用某種形式的片上系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于具有集成 RF 功能的微控制器，工作在 902 – 928MHz 頻段。雖然這些類型的設(shè)備滿足智能計(jì)量的技術(shù)要求，但它們的輸出功率通常被限制在 10mW 和 100mW 之間。為了在局域網(wǎng)中運(yùn)行，智能電表的輸出功率最初可能相對(duì)較低，但隨著射頻頻譜變得更加擁擠，鏈路預(yù)算可能會(huì)受到影響，從而導(dǎo)致通信中斷。在某些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，這可能是可以容忍的，但在使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)際成本和網(wǎng)絡(luò)需求的能源領(lǐng)域，數(shù)據(jù)或通信丟失變得至關(guān)重要。解決這個(gè)問題的一種簡(jiǎn)單但有效的方法是增加智能電表的輸出功率，

在任何設(shè)計(jì)中，RF SoC 的輸出都會(huì)饋入功率放大器 （PA），其中的增益會(huì)將信號(hào)提升到 1W 或 30dBm 范圍內(nèi)的功率水平。雖然 ISM 頻段的輸出功率在某些地區(qū)受到限制，但這種方法提供了更高的鏈路預(yù)算以覆蓋更廣泛的區(qū)域，并且還克服了與難以到達(dá)的地方（例如地下室）相關(guān)的損耗。為了保持穩(wěn)定性，最好限制單個(gè)放大級(jí)的增益量。對(duì)于 UHF 范圍內(nèi) 30dB 左右的增益，這通常對(duì)應(yīng)于 3 級(jí) PA。在 RF SoC 的輸出中添加一個(gè)集成的 3 級(jí)功率放大器將擴(kuò)展無線電鏈路的范圍，而不會(huì)產(chǎn)生大量的設(shè)計(jì)費(fèi)用。

選擇合適的 PA

雖然更換輸出功率放大器級(jí)可能是擴(kuò)展現(xiàn)有智能電表設(shè)計(jì)的有用范圍的簡(jiǎn)單解決方法，但在開發(fā)新設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)一定的靈活性和可擴(kuò)展性時(shí)，這也是一種很好的做法。這兩種方法的關(guān)鍵是選擇正確的功率放大器。

CMX901 是一款寬帶三級(jí)功率放大器，能夠在 130MHz 至 950MHz 的頻率范圍內(nèi)工作，輸出功率在 160MHz 時(shí)高達(dá) 2.5W，在 915MHz 時(shí)輸出功率高達(dá) 1.5W。它采用 2.5V 至 6V 的單電源電壓工作，可以使用一系列調(diào)制方案為 VHF/UHF 信號(hào)提供 40dB 的增益，包括 FSK、FFSK/MSK、GFSK/GMSK 和多級(jí) FSK。這使其適用于許多射頻應(yīng)用，包括擴(kuò)展智能電表的范圍。

它在每個(gè)階段采用不同的放大器模式；第一階段偏置為A類，第二階段為AB類。第三級(jí)是 C 類放大器，三個(gè)級(jí)一起提供最佳效率。該器件的每一級(jí)都有專用的電源軌，可以通過調(diào)節(jié)電壓 V PARAMP來調(diào)制總功率輸出，進(jìn)而調(diào)節(jié) V GS1和 V GS2；這些實(shí)際上是使用推薦的電路布局來設(shè)置第 1 級(jí)和第 2 級(jí)的電源引腳的產(chǎn)物，它們通過電阻連接在一起以產(chǎn)生 V PARAMP。

CMX901 的小外形和功率要求使其成為新舊設(shè)計(jì)的理想選擇。

結(jié)論

智能計(jì)量仍然是一個(gè)活躍且不斷增長(zhǎng)的細(xì)分市場(chǎng)，隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷擴(kuò)展，它通過自動(dòng)化帶來好處。自動(dòng)抄表是集中監(jiān)控如何帶來好處的早期例子，但隨著有用的無線頻譜變得更加擁擠，調(diào)整設(shè)計(jì)實(shí)踐以克服成功帶來的挑戰(zhàn)將變得更加必要。

通過在 RF SoC 的輸出級(jí)添加靈活的功率放大器，制造商可以延長(zhǎng)其經(jīng)過驗(yàn)證的設(shè)計(jì)的使用壽命，并為新設(shè)計(jì)內(nèi)置一些面向未來的功能。CMX901 是一個(gè)很好的例子，說明了多級(jí)功率放大器如何為日益嚴(yán)重的問題提供簡(jiǎn)單的解決方案。

審核編輯：郭婷