一個(gè)高效、精美的建筑物和能源管理系統(tǒng)應(yīng)包括對(duì)業(yè)主電力、煤氣和水進(jìn)行自動(dòng)記錄的功能，這樣不僅可降低成本、控制出錯(cuò)幾率，還可免去費(fèi)時(shí)的人工現(xiàn)場抄表作業(yè)。
先進(jìn)抄表網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施(AMI)系統(tǒng)用于記錄用戶數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)通過無線電將數(shù)據(jù)傳送到公共事業(yè)部門的網(wǎng)絡(luò)中，再由能源管理系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。收發(fā)機(jī)的靈敏性和選擇性對(duì)于AMI和網(wǎng)絡(luò)之間的可靠無線電連接至關(guān)重要。
通常有兩種AMI系統(tǒng)：簡單的單傳系統(tǒng)和復(fù)雜的收發(fā)系統(tǒng)。傳送機(jī)發(fā)送帶有專門定時(shí)的數(shù)據(jù)，而收發(fā)機(jī)則只有在收到確認(rèn)正確接收的單元所輪詢后才發(fā)送數(shù)據(jù)。
SAW濾波器的優(yōu)勢(shì)
為保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸，采用了各種各樣的模塊化方案。為此，作為一項(xiàng)規(guī)則，在多信道應(yīng)用中，通常采用跳頻展頻(FHSS)或直接序列展頻(DSSS)技術(shù)。比較而言，單信道應(yīng)用時(shí)，則采用振幅偏移鍵控法(ASK)或頻率鍵控(FSK)技術(shù)。AMI系統(tǒng)必須能夠處理這些調(diào)制程序。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，還有來自其他無線射頻的干擾，比如無線電話或業(yè)余無線電愛好者。因此無線射頻前端必須具有高敏感度，以及很強(qiáng)的抗干擾能力。
現(xiàn)有的AMI系統(tǒng)使用SAW濾波器來抑制產(chǎn)生于IC的諧波和干擾發(fā)射信號(hào)。同時(shí)，它還可以保證高選擇性。例如，在濾波器放置在天線后面或前面的AMI收發(fā)機(jī)的接收區(qū)域時(shí)。
與其它濾波方案相比，SAW濾波器具有一定的優(yōu)勢(shì)。例如，與LC濾波器相比較，即使是寬帶SAW濾波器也具有更高的選擇性、更低的插入損耗，因此其敏感度也更高(圖1)。SAW濾波器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有更低的溫度系數(shù)。
電路布局在AMI系統(tǒng)中的作用
對(duì)于LC和SAW濾波器而言，高選擇性通常意味著高插入損耗和更低的敏感度。電路布局在AMI系統(tǒng)中起了關(guān)鍵的作用，這一點(diǎn)可以通過四項(xiàng)計(jì)算得以說明。在每個(gè)算式中，噪聲因數(shù)F或更常見的對(duì)數(shù)噪聲符號(hào)NF是衡量敏感度的參數(shù)。噪聲因數(shù)指的是信噪電壓比，它說明了與輸出時(shí)該比率有關(guān)的四極元件的輸入情況。公式如下：
F=\frac{S_{i}N_{i}}{S_{o}N_{o}}
或
NF=10log(F) (1)
其中：
Si：輸出時(shí)的信號(hào)；So：輸入時(shí)的信號(hào)；Ni：輸入時(shí)的噪聲；No：四極輸出時(shí)的噪聲。如果有兩個(gè)以上的四極元件，可通過下列公式計(jì)算總噪聲系數(shù)F1-n：
F_{1-n}=F_{1}+\frac{F_{2}-1}{G_{1}}+\frac{F_{3}-1}{G_{1}G_{2}}+…+\frac{F_{n}-1}{G_{1}G_{2}…G_{n-1}} (2)
其中：
n：四極數(shù)目；Fn：噪聲因數(shù)；Gn：n個(gè)四極的增益因數(shù)。
直接安裝在天線后面的第一個(gè)四極起了關(guān)鍵的作用。原則上說，它的噪聲系數(shù)界定了總噪聲系數(shù)的范圍。
為簡便起見，在相應(yīng)的開關(guān)布局舉例中，總噪聲系數(shù)的計(jì)算中忽略了傳送/接收(Tx/Rx)開關(guān)或平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。在這些舉例中，SAW濾波器的插入損耗IL、增益G、LNA以及接收機(jī)IC的噪聲系數(shù)NF和噪聲因數(shù)F均具有同樣的值。同時(shí)，假設(shè)SAW濾波器的增益與其損耗相符，并假定它的噪聲系數(shù)為其IL的負(fù)值。
所有四個(gè)例子的參數(shù)條件如下：
L_{SAW}=G_{SAW}=−2.9dB
G_{SAW(Linear)}=0.513
NF_{SAW}=2.9dB→F_{SAW}=1.95
G_{LNA}=15dB
G_{LNA(Linear)}=31.62
NF_{LNA}=1.5dB→F_{LNA}=1.41
NF_{RxIC}= 8dB，NF_{RxIC(Linear)}= 6.31
這四個(gè)例子各有優(yōu)缺點(diǎn)。在例4中，總噪聲系數(shù)是5.37 dB， 因此它的配置是基于無線射頻AMI系統(tǒng)的最佳解決方案。它的特點(diǎn)是敏感度和選擇性更高，再加上由于與第二個(gè)SAW濾波器對(duì)稱工作，共模抑制率得以改善。
例1：SAW濾波器-接收IC(見圖2)
F_{1-2}=12.3=>NF=10.9dB
接收機(jī)IC的噪聲系數(shù)對(duì)噪聲有很大的影響。總噪聲系數(shù)是10.9 dB，接收機(jī)的敏感度大大降低。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能夠阻止SAW頻段以外的干擾信號(hào)，依次防止接收機(jī)IC的內(nèi)部LNA達(dá)到飽和。為了大幅度降低噪聲系數(shù)，在SAW濾波器的前端必須設(shè)置一個(gè)高增益因數(shù)和低噪聲系數(shù)的階段。
例2：LNA - SAW -接收IC(見圖3)
F_{1-3}=1.77=>NF=2.48 dB
由于低噪聲系數(shù)LNA直接處于天線后面的第一階段，總噪聲系數(shù)NF大大降低。該配置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是SAW濾波器同時(shí)具有平衡－不平衡轉(zhuǎn)換器的功能。這使得共模抑制率(CMRR)和選擇性都得以提高。
它的缺點(diǎn)是接收機(jī)更容易受到強(qiáng)干擾，如移動(dòng)電話信號(hào)干擾。特別是在AMI系統(tǒng)通過移動(dòng)電話將消費(fèi)者數(shù)據(jù)傳送到輪詢基站時(shí)，強(qiáng)烈的信號(hào)可以促使LNA在傳輸過程中進(jìn)入飽和狀態(tài)，并阻止接收機(jī)識(shí)別網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中另一系統(tǒng)發(fā)射的數(shù)據(jù)。
例3：SAW -LNA -接收IC(見圖4)
F_{1-3}=3.08=>NF=4.88 dB
轉(zhuǎn)換到布局3，即在低噪聲系數(shù)與干擾信號(hào)環(huán)境下得以提高的選擇性之間達(dá)成某種妥協(xié)。將SAW濾波器直接配置在天線后面，可以保護(hù)LNA并減少其飽和的可能性。
例4：SAW -LNA -SAW -接收IC(見圖5)
F_{1-4}=3.45=>NF=5.37 dB
圖5中所示接收機(jī)前端擴(kuò)展版本工作時(shí)的噪聲系數(shù)為5.37 dB。與例1 相比，此參數(shù)降幅很大。主要優(yōu)點(diǎn)：高敏感度和選擇性，同時(shí)改善共模抑制。
其他
由于AMI系統(tǒng)通常是被安裝在惡劣的環(huán)境中，它不僅要具有高靈敏性和選擇性，其運(yùn)行也要絕對(duì)可靠。因此，它的所有元件必須結(jié)構(gòu)牢固，能抵抗溫度和濕度的定期變化，并具有防震功能。一般來說，汽車電子協(xié)會(huì)(AEC)公布的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)為最嚴(yán)格的。因此，該標(biāo)準(zhǔn)也適合于檢驗(yàn)元件在惡劣環(huán)境下使用的合格性。
為了滿足這一標(biāo)準(zhǔn)，SAW濾波器使用了陶瓷封裝，將石英或鉭酸鋰芯片粘合在底部。使用焊線將輸入和輸出針腳(包括底線針腳)與封裝連接。該機(jī)構(gòu)可以使有功SAW結(jié)構(gòu)得到保護(hù)，使封裝免受大多數(shù)應(yīng)力的影響。