傳感器到云應(yīng)用中的超低功耗Sub-1GHz RF收發(fā)方案

在ISM和SRD(短距離無(wú)線電設(shè)備)應(yīng)用中，高性能和長(zhǎng)電池壽命至關(guān)重要。本方案采用S2-LP sub-1GHz超低功耗的低數(shù)據(jù)率，可實(shí)現(xiàn)+27dBm(500mW)的輸出功率，可使電池壽命從幾個(gè)月延長(zhǎng)為十年以上，適用于搭建面向全球監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，如傳感器到云、智能照明系統(tǒng)、智能家居、無(wú)線警報(bào)系統(tǒng)、家庭能源管理系統(tǒng)、智能計(jì)量、樓宇自動(dòng)化、工業(yè)監(jiān)控和控制。

方案特點(diǎn)

方案采用S2-LP超低功耗、無(wú)線、Sub-1GHz專用RF收發(fā)器，以及SE2435L外部功率放大器，具有出色的RF性能、能量效率和10年以上的電池壽命。其中，SE2435L是一款高性能RF功放模塊，具有50路TX和RX及天線輸出，輸出功率高達(dá)30dBm，快速開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)間<1微秒，2.0-4.8V睡眠模式電流<1μA，F(xiàn)EM噪聲系數(shù)低于2dB。

S2-LP收發(fā)器為方案核心，具有可編程RX數(shù)字濾波器、電池指示燈和低電量檢測(cè)器和4線SPI接口，可用于免許可ISM和SRD 433MHz、512MHz、868MHz和920MHz等頻段，還可通過(guò)設(shè)置工作于其他頻率，例如413MHz至479MHz、452MHz至527MHz、826MHz至958MHz以及904MHz至1055MHz等頻段，空中數(shù)據(jù)速率編程調(diào)節(jié)范圍為0.1kbps至500kbps。

除了高達(dá)+16dBm的輸出功率外，本方案還能確保具有超過(guò)145dB的鏈路預(yù)算，可用于遠(yuǎn)距離通信鏈路，如Wireless M-Bus、6LowPAN和IEEE 802.15.4g網(wǎng)絡(luò)連接，簡(jiǎn)化了IoT應(yīng)用的設(shè)計(jì)。用戶無(wú)需本地網(wǎng)關(guān)，即可使遠(yuǎn)程傳感器直接連接到云端。

方案主要特性包括：

- 超低功耗：睡眠模式600nA，接收模式下為7mA，發(fā)射模式下為10mA @ +10dBm。

- RF鏈路預(yù)算超過(guò)145dB。

- 高達(dá)+16dBm的輸出功率。

- 頻段：430至470MHz，860至940MHz。

- 調(diào)制方案：2(G)FSK、4(G)FSK、OOK、ASK。

- 片上DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器和線性調(diào)節(jié)器。

- 完全集成的超低功耗RC振蕩器。

- 基于“先聽(tīng)后說(shuō)”系統(tǒng)的穩(wěn)健CSMA/CA引擎。

- 靈活的嵌入式分組處理器。

- 適用于搭建面向全球監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。

芯齊齊BOM分析

作為一款高性能RF系統(tǒng)，本方案采用了109個(gè)RF元器件，電容器選擇具有良好頻率特性的一類瓷介電容器(NP0)，采用0歐姆電阻作為跳線，避免寄生干擾。

芯齊齊BOM分析工具顯示，核心器件S2-LP收發(fā)器工作溫度范圍-40°C至+105°C，采用4 x 4 x 1mm QFN-24L封裝，可用于信道間隔低至1KHz的系統(tǒng)，支持窄帶運(yùn)行。

SE2435L可在2.0-4.8V范圍工作，采用鍍NiPdAu涂層的24引腳4 x 4mm四方扁平無(wú)鉛(QFN)封裝。

高頻晶振NX1612SA是專為可穿戴和短距離無(wú)線通信應(yīng)用開(kāi)發(fā)的小巧型基頻元件，標(biāo)稱頻率50MHz，頻差為+-10ppm，驅(qū)動(dòng)電平小于10μW，典型負(fù)載電容為8pF。NX1612SA頻率隨溫度的變化小于+-15ppm，外形尺1.6×1.2×0.3mm，滿足無(wú)鉛焊料回流焊工藝。

審核編輯：湯梓紅