低頻發射機傳輸距離的增加可以通過簡化的Friis 傳輸方程來表示，該方程給出了接收天線上的功率Pr與輸送給發射天線的功率Pt之間的關系。

這里假設兩條天線都具有單位增益。這個方程顯示，對于固定的發射功率Pt來說，接收到的功率將隨距離d的平方以及頻率f的平方而降低(或隨著波長λ的平方而增加)。如果接收到的功率低于對信號正確解調所需的最小功率(稱為靈敏度)，該鏈路就會被中斷。
全球范圍內1GHz以下頻率的分配
表2對1GHz以下的短距離無線設備的通訊頻率標準進行更詳細的描述。這里沒有羅列出全部的標準，更多細節請查看相關鏈接。

433MHz頻段是能在全球范圍內使用的頻率之一。在日本，需要對頻率作少許調整，大多數頻率調諧靈活的收發器能夠輕松處理這一問題，如圖1所示的ADF7020，或ADF7021)。不過，433MHz頻段的可用帶寬不到2MHz，且通常不能用作語音、視頻、音頻和連續數據的傳輸，因此常被用于如無鑰匙門鎖系統和基本的遠程控制等應用。

                                                 圖1：短距離無線設備收發器ADF7020的結構框圖

868MHz(歐洲)及902~928MHz(美國)頻段非常有用，它們沒有限制應用，且允許采用更緊湊的天線方案。其它地區(如澳大利亞和加拿大)已經采用了符合這些規范的版本。雖然還未實現全球化通用，但這些頻段可以在多個地區使用。
不過，在最新的EN300 220規范出現以前，美國和歐洲采取了迥然不同的方案。美國采用跳頻的方法，而歐洲則對每個子頻段的占空比進行了限制，正如ERC REC-70文件中所描述的那樣。這兩種方案在減少干擾方面都很有成效，但對于系統制造商來說，如果設計要同時針對兩個地區的產品，那么他們就必須完全重寫系統通信協議中的媒體訪問層(MAC)。

幸運的是，歐洲EN 300 220規范擴展了頻帶并允許跳頻擴頻(FHSS)或直接序列擴頻(DSSS))，這使得MAC實現更接近美國的設計方案，雖然還需要一定的微調。下面將描述這一新規范的相關方面，涵蓋了短距離無線設備系統設計者需要考慮的問題。
跳頻系統
跳頻擴頻(FHSS)發射技術通過將頻譜劃分為多個信道，并以接收機和發射機都認可的偽隨機序列(或稱為“跳頻碼”)在這些信道之間進行切換，在時域中將能量擴展開來。為便于新的節點加入網絡，控制器節點周期性地發送信標信號，使新加入的節點能與其同步。所需的同步時間取決于信標的發射間隔以及跳頻信道的數量。美國和歐洲標準規定的跳頻信道數量較為接近，最大駐留時間(即在單次跳頻期間停留在特定頻率上的時間)為400ms。
表3給出了采用FHSS技術時歐洲標準的擴展頻段(低于870MHz)所需的信道數量、有效輻射功率(ERP)和占空比。當滿足先聽后說(LBT)或占空比限制時，帶寬均可高達7MHz，而在以往只能獲得2MHz的帶寬范圍。
先聽后說是一種“有禮貌”的通信協議，在啟動發送之前會先掃描信道上的活動，也被稱為空閑信道評估(CCA)，采用該協議的跳頻系統不受占空比的限制。
除了FHSS，直接序列擴頻(DSSS)也在新的歐洲規范中得到采用。在DSSS系統中，窄帶信號與高速偽隨機數(PRN)序列相乘，得到擴頻信號。每個PRN脈沖被稱為一個“碼片”，序列的速率被稱為“碼片速率(chip rate)”。初始的窄帶信號被擴展的程度被稱為處理增益，等于碼片速率(Rc)與窄帶數據符號速率之間的比。圖2對FHSS和DSSS的頻譜進行了比較。

寬帶調制：DSSS
在接收機，接收到的擴頻信號與相同的PRN碼相乘，以對信號進行解擴頻，從而提取出初始的窄帶信號。同時，接收機端的任何窄帶干擾信號會被擴展，并以寬帶噪聲的形式出現在解調器上。系統中的每個用戶分配有不同的PRN碼，從而在相同的頻帶中實現用戶隔離。這種方法被稱為碼分多址(CDMA)。

                     
 

                                             圖2：FHSS和DSSS的頻譜對比圖

一些使用DSSS調制技術的系統實例包括IEEE 802.15.4(WPAN)、IEEE 802.11(WLAN)以及GPS系統。DSSS的主要優勢包括：
1. 抗干—DSSS抗干擾能力的基本原理是將有用信號與PRN碼相乘兩次(擴頻和解擴頻)，而任何干擾信號只相乘一次(擴頻)；
2. 低功率譜密度—在現有的窄帶系統引入的干擾最小；
3. 安全性—由于實現了擴頻/解擴頻，所以對干擾有很強的抵御能力；
4. 緩解多徑效應。
DSSS或FHSS之外的寬帶調制方法
除FHSS和DSSS寬帶擴頻調制方法外，歐洲規范還支持帶寬大于200kHz的FSK/GFSK(高斯頻移鍵控)調制技術。表4給出了適用于歐洲寬帶調制方案(包括DSSS)的主要規范。

ADF7025 ISM頻段收發器是支持采用FSK調制寬帶標準的器件。為了能在865~870MHz子頻段內工作，器件設計必須滿足最大占用帶寬(99％)和最大功率密度的限制以及信道(或頻段)邊沿的最大功率為-36dBm的限制。如果按照表4中的參數對ADF7025進行設置，器件可以滿足這三個限制條件。圖3是ADF7025的寬帶調制試驗結果，其占用帶寬為1.7569MHz，峰值頻譜密度為-1.41dBm/100kHz。

      圖3：ADF7025的寬帶調制試驗結果：(a)FSK調制信號，99％占用帶寬，(b)將(a)圖進行放大，以測量最大功率譜密度。

ADF7025采用寬帶調制方式，可以實現很高的數據速率(在這種情況下為384kbps)，從而能夠在1GHz以下的歐洲ISM頻段中傳輸音頻和中等品質的視頻(每秒數幀)。

美國規范(FCC Part 15.247)具有與歐洲規范類似的頻率分配方式，它規定了工作在902~928MHz、2,400~2,483.5MHz以及5,725~5,850MHz頻段的跳頻系統，同時還規定了“數字化調制”信號。這個寬松的規范涵蓋了擴頻(DSSS)和其它更簡單的調制形式(如FSK和GFSK)，因此它類似于歐洲規范中的“寬帶調制”。該規范的兩個主要要求為：
1. 最小6dB帶寬至少為500kHz；
2. 對于數字調制系統，在任意連續發射間隔期間的任意3kHz帶寬內，從發射端到天線傳導的功率譜密度不大于8dBm。
任何希望采用非FHSS系統的人通常都必須將輻射場強限制在50mV/m(-1.5dBm
ERP)內，但在“數字調制”的場合中，只要能滿足最大功率譜密度限制，則最大輸出功率為1W。因此，當使用ADF7025時，由于其FSK頻率偏差的寬度足以確保6dB帶寬大于500kHz，所以允許1W的 ERP。此外，由于信號帶寬較寬，系統也能實現更高的數據速率(對ADF7025而言，最高可達384kbps)。
ADF7025的同信道抑制在同信道中的變化范圍是-2dB(最差)到＋24dB之間，具體取決于干擾源的帶寬。這可以與同信道抑制為-4dB的商用802.15.4 DSSS收發器相媲美，后者采用的人為干擾信號為IEEE 802.15.4調制信號。
采用這些方法后，美國和歐洲就可以使用相似的寬帶調制系統，從而簡化面向全球市場的產品開發。ADF7025收發器架構既能工作在美國標準定義的“數字調制”模式，又工作在歐洲規范定義的“寬帶調制”模式。

                   
瞬態功率要求
設計工程師應該了解歐洲規范中的一項新的技術指標要求，即對瞬態功率的限制。瞬態功率被定義為當發射機在正常工作期間開啟和關斷時落到鄰近頻譜中的功率。最新的規范加入了這一限制條件，以防止頻譜散射。
隨著輸送到功率放大器的電流的增大或減小，從壓控振蕩器(VCO)端所看到的負載也在發生變化，這使得鎖相環(PLL)在瞬間發生失鎖，并在環路試圖重新恢復鎖定狀態時產生雜散輻射或頻譜散射。在那些僅斷續發射的系統中，頻譜散散會導致落入鄰近信道中的功率顯著增加。
圖4顯示了頻譜散射問題。綠線代表ADF7020發射機的PA每隔100ms開啟、關斷一次時的PA輸出頻譜，很顯然有較大的功率落入了載波兩側的信道中，測試時頻譜分析儀維持在最大保持狀態。紅線代表PA輸出在每個100ms以63步進逐步上升和下降時的輸出，由此可見落入鄰近信道的功率顯著下降。EN 300 220規范中的Specification 8.5對落入這些鄰近信道的功率進行了限制。

                         

                                                  圖4：ADF7020輸出頻譜的測試曲線

測試流程要求發射機在最大輸出功率條件下開啟和關斷5次，并測量落入載波任意一側的第二、第四和第十信道的功率。
為確保滿足這個規范，最簡單的方法是讓PA從關斷狀態逐漸轉換到開啟狀態，或從開啟狀態逐漸轉換到關斷狀態，這通常可以利用微控制器分階段地開/關PA來實現。通過采用ADF7020收發器，可以讓PA以最多63步階從關斷調節到輸出＋14dBm。一個更快和更簡單的方法是使用具有自動PA功率斜坡控制的收發器，比如ADF7021具有可編程功率斜坡控制功能，用戶可以設置步進數量和每次步進的持續時間。

                                   

                                                       圖5：星形網絡拓撲

通信協議考慮
ADI公司的ADIsimLINK協議軟件可用于任意的ADF702x收發器。這個計劃用于全球1GHz以下頻段的協議融入了新的歐洲規范，基于如圖5所示的星形網絡(多達255個端點)。
該協議的核心是一個無間隙(nonslotted)、非持續、防碰撞的載波偵聽多路訪問/沖突避免(CSMA/CA)方案，其端點(EP)可在發射前對信道進行監聽(LBT)，以避免碰撞。
協議中的無間隙特性意味著端點可以在擁有數據后立即發送，因此要先執行“先聽后說”的操作。這一方法也可以確保無需同步。如果端點檢測到信道正處于忙碌狀態，它就會在執行下一次LBT之前等待一段長度隨機的時間。等待的次數是有限的，因此協議還具有非持續特性。在FHSS模式下，協議在每個跳頻信道上都使用了這種CSMA/CA系統，因此能滿足新歐洲規范的LBT需求。
ADIismLINK協議的物理層(PHY)和媒體訪問層(MAC)參數具有很高的可配置性，這允許對器件和系統進行充分的評估。ADI同時還提供源代碼以簡化系統開發流程。該協議作為ADF702x開發套件(ADF70xxMB2)的一部分進行提供，圖6是ADIismLINK的系統總體結構。

                                                        圖6：ADIismLINK系統的總體結構框圖

本文小結
新的歐洲規范對863~870MHz頻段的無線傳輸協議提出了非常具體的要求。無論系統是使用單信道協議，還是使用FHSS或者DSSS，都必須遵守特定規則，這使得協議設計變得更復雜。但是，這些新規范的優點在于它們在很多方面類似FCC Part 15 247規范，能簡化針對多地區應用的協議設計。ADI公司的開發套件包括了各種協議范例，能夠緩解短距離無線網絡的設計挑戰。