超越 IR：家庭娱乐遥控技术
发布时间：2009-12-7 09:43
发布者：李宽
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您的家庭娱乐系统看上去是不是和下图中的差不多？您的卧室里有没有电视机？您是否需要在床上找到一个合适的角度来确保在视线之内用红外遥控器操作电视机？虽然我们已经迈进了 21 世纪，但奇怪的是我们还得依靠差不多是 30 年前的单向，视距有限的技术来操控价值数千美元的等离子大屏幕电视机或其他娱乐系统等极其高级的消费电子产品。我想我并不是唯一发出这种疑问的人，您肯定也有同感，那么请往下看。 除了红外遥控技术，我们还可选用射频遥控技术。射频遥控技术能突破红外遥控技术的三大局限：一、视线与距离；二、单向通信；三、高功耗。我们不妨来逐一分析上述三种局限性，以便更好地了解作为家庭娱乐主要操控接口的遥控技术为何还一直停留在上世纪 80年代的水平上，以及在 RF4CE 联盟和相关标准的推动下该技术将发生何种变革。 视线与距离 红外遥控技术最常见、最明显的局限就是需要在视线之内进行连接。这种连接非常脆弱，如果不小心碰了一下设备，刚好把光学红外接收器给挡住了，那么红外遥控就会受到影响。在这种情况下要想关闭电视机，我们甚至不得不直接走到电视机正前方进行相应的操作。要是在这些相似的场景中遥控操作不再受到视线的限制，那该有多好啊！那样我们再也不用关心接收器在哪或者遥控器和接收器之间的位置关系问题了。 基于射频技术的遥控与红外遥控不同，其物理特性使得操控信号能够穿透墙壁、地毯和家庭娱乐中心等阻隔视线的物体。比如 WiFi 网络连接，其优势在于用户操控再也不用被局限于书桌的特定位置，而是可以在家里随时随地与网络保持连接。而射频遥控的工作原理与此类似。此外，射频技术的遥控距离也远于一般的红外遥控距离（1 至 5 米）。在相同的操控条件下射频技术能轻松达到 20 至 50 米的连接距离。根据不同的应用，遥控距离还能通过略微提高功率而得到进一步的延长。 单向通信 射频技术同样能轻松突破红外遥控技术的第二种局限，即单向通信问题。由于在家庭娱乐系统中射频遥控还不是特别普遍，大多数人甚至都还没有意识到红外遥控的单向通信是一种局限。一旦视线和距离局限得以解决，用户可能很快就会发现确实需要遥控器能够反馈回来被操控系统的相关情况。例如，我们希望查找存储在音响系统中的某支歌曲。如果使用单向操控系统，我们要么必须很清楚地记得从当前曲目按多少次下一首按键才能找到需要的歌曲，要么必须在每次按下一首前聆听辨别每首歌的开头片断。在理想情况下，用户显然希望能直接在遥控器上滚动显示的缩略曲目表中挑选想听的歌曲。此外，双向通信还支持一种每个家庭都需要的特性，即查找遥控器所在位置的寻呼机功能。有了这种功能，用户再也不用费时去找遥控器放到哪里去了或者要手动操作接收器，而只需让遥控器发声就能马上发现它在哪里。这里仅举出了操控家庭娱乐系统的双向通信连接所能实现的部分新技术和创新特性。 除家庭娱乐系统外，我们现在不妨考虑一下同样受益于射频遥控功能的其他情况，比如车库遥控功能。您是否经常在开车离开车库时，脑子里想的都是要去哪儿、上班后的第一个会议是什么或者今天上班会不会迟到等等，可这时才突然想起来车库门是不是忘了锁了。因为放心不下，我们中有些易于妄想的人会立即掉头回家查看。其实将车开出车库之后随即锁门已经是我们每天都要做的习惯性动作，可等我们到家之后才发现又白跑了一趟。但是，如果遥控器具有双向通信功能，我们就能直接查看车库的开关状态。利用双向通信功能，这非常容易实现。此外，这也是许多消费者都愿意为之升级的特色化功能。 功耗 普通的红外遥控器每年至少需要更换一次电池。如果把每部遥控器中的电池数量（通常是两节五号或七号电池）乘以家庭娱乐系统中遥控器的数量，我们就会发现每年消耗的电池数量高达数百万节。此外，由于使用红外技术的功耗较高，红外遥控器需要多节大号的电池，因此不利于产品的小型化。但是，功耗较低的射频遥控器，则可以使用 CR2032 纽扣电池等小号电池。由于可以使用小号的电池，所以遥控器的外观设计即可不再受电池的限制，从而可以设计出手感更舒适、外观更时尚美观的遥控器。下表给出的是普通红外遥控器的功耗与领先的射频技术功耗之间的对比情况。在表中我们可以清楚地看到，低功耗射频技术可以方便地大幅延长家庭娱乐系统中遥控器的电池使用时间。此外，电池工作时间延长也意味着家庭娱乐系统制造商收到的支持服务呼叫次数和 RMA 可得以减少，因为许多所谓的系统问题最终发现其实不过是由电源原因造成的（比如电池电力耗尽）。如射频遥控器等可以延长电池工作时间的系统，对消费者和制造商双方而言都会带来一种双赢结果。 
图1：射功耗频和红外的对比。 RF4CE：将遥控技术推进到 21 世纪的联盟 既然射频相比于红外遥控有那么多优势，为什么却一直没有发展起来呢？人们通常认为主要存在两大原因：一、成本（包括更高的设计复杂性），二、IR 一直是通行的标准。从消费电子产品市场上制造商的角度来说，价格为王。当产品生产量达到百万级别时，制造商能将成本降得越低，产品的定价就会越低，就越有助于确保可持续的赢利。 为了解决上述问题，RF4CE 联盟正积极致力于为消费电子产品建立射频接口标准，并进而推动电子元器件满足该新标准。也就是说，对标准的遵从比具体的特性更为重要，如果厂商能更有效地符合标准，就能真正推动射频产品的发展，并进而推动这一技术的最终决定因素 —— 价格。 射频技术一直没有在消费电子市场中发展起来的第二大原因、也可能是最合理的一个原因，在于该市场的实际遥控通信标准一直被红外技术所占据。红外遥控很简单，价格相对低廉，除了极少数消费电子制造商外，其他所有制造商采用的都是红外遥控技术。整个消费电子市场都在此通用遥控标准的基础上发展演化，许多同类的公司也都针对该通用遥控标准来设计相关设备。仅此一点所产生的螺旋效应就导致了射频技术很难进入遥控市场。不过，随着全球主要消费电子制造商与其供应商加强联合，组建 RF4CE 联盟，彻底升级全球家庭娱乐中心的主要接口 —— 遥控技术，上述局面终于有了改观。 2009年 3 月，ZigBee 联盟和 RF4CE 联盟联合宣布，将共同推出射频遥控标准化规范协议 ZigBee RF4CE。这说明各大消费电子制造商都明确认识到了射频遥控技术的必要性，将推动射频遥控技术以合理的成本和效益实现相关的功能，并将联合推进技术标准化，尽可能减少用户操控电子产品所需的遥控器数量。需要指出的是，ZigBee 联盟中的一些公司也提供专有的短距无线解决方案，例如赛普拉斯半导体公司就推出了 CyFi 低功耗射频解决方案。上述公司处于支持射频遥控技术发展的有利地位，能根据具体应用的要求而提供标准或专有解决方案。显然，专有和标准解决方案都在整个无线市场中占有一席之地。不过，对于主流遥控市场来说，标准化的射频技术是不可或缺的。随着 ZigBee RF4CE 标准的不断发展及其支持制造商的积极推动，射频遥控将迅速成为一种常见的附加组件。 作者：赛普拉斯半导体公司，产品营销工程师 Jim Davis |
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