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无线传感器系统新的突破不需要电池

发布时间:2019-08-15 18:00:53

  比利时微电子研究中心(Imec)在近日举行的国际固态电路会议上报告了一种功耗仅为51微瓦的2.4GHz(吉赫兹)/915MHz(兆赫兹)自唤醒接收机。此一低功耗纪录为研发出不用电池或可自动捕获能量的无线收发设备打开了大门,该技术也可广泛应用于远程射频识别(RFID)及物流、智能建筑和医疗服务所使用的无线节点。

  目前,由电池供电的无线通信系统在无线设备不必发送或接收数据时会消耗大量电能,这意味着,在大部分时间里,上的蓝牙或无线局域在不发挥功能时也要从电池获取能量。Imec研发的具有超低功耗和快速响应时间的自唤醒接收机,则可与传统收发设备并行放置,以在需要接收或发送数据时进行切换。

  基于双采样研发的新型无线收发架构可克服1/f噪声问题,1/f噪声会影响大多数低数据率(10kbps至100kbps)无线收发设备。因此,在获得相同性能的前提下,传统上这些收发设备要比高数据率设备具有更高的功率预算。采用双采样技术,1/f噪声得以降低,从而使接收器的灵敏度可随数据率的变化成比例地提高。

  该自唤醒接收器芯片是利用90纳米数字CMOS技术实现的,芯片面积约为0. 6平方毫米。测量显示,915MHz接收器在100kbps(OOK)调制时的灵敏度为-75dBm(信噪比大于12dB)。当数据率降至10kbps并过滤带外噪声的情况下,灵敏度可提高5dB。2.4GHz接收器在 100kbps和10kbps数据率的情况下,其灵敏度分别为-64dBm和-69dBm。

  研究人员表示,在无线自主传感器系统的研究中,研究目标是开发出可从环境中捕获能量而非使用电池的无线传感器系统。对于数字信号处理器、无线电收发设备和传感器来说,这种系统的功率预算仅为100微瓦。仅51微瓦的超低功率无线收发设备的成功研制是朝实现该目标迈出的重大一步,其为诸如远程RFID、智能照明、传感器标签等无电池应用打开了大门。

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