最后,在周期性工作的無線鏈接中,鏈接數據速率是影響功耗的最重要因素之一。平均功率幾乎與鏈接數據速率成反比;例如,對于相同的有效負載,100kbps無線電的功耗幾乎是50kbps無線電的一半。在比較RF收發器時,“每比特能量”(energy per bit) 是比電流消耗更好的功率效率指標。但高數據速率無線電常常具有較高的峰值電流,對于大多數小型電池來說,這些是非常不受歡迎的,因為它們會需要大型電容器。
前面提及的每個因素對于需要低功率優勢且有效負載大于10 比特/每秒的應用都是至關重要的,然而,先前的可穿戴式無線傳感器僅僅能夠用于緩慢變化的參數,而新的RF技術可以用于幫助觀察更快變化的生理參數,比如心臟和大腦電氣活動或血氧,它們需要大約0.5至5 kbit/s的數據速率,以便提取有意義的波形。
小心平衡這些取舍的一個示例就是美高森美的ZL70250收發器(參見圖7),該器件在尺寸大約2mm x 3mm的芯片級封裝內,具有標準的2線和SPI接口,可使用任何標準微控制器進行控制和數據傳送。該微控制器的模數轉換器(ADC)連接至超低功耗模擬前端器件,連同ZL70250收發器,所構成的解決方案可用于開發無線ECG解決方案,采用CR系列紐扣電池可以連續運行長達一周時間。此類器件,比如用于病患呼吸測量的3軸加速計或脈搏血氧計(pulse-oximeter)、以及各種其它可穿戴式健康監控平臺,都可以達到類似的功率效率。此類器件使低成本紐扣電池或小型鋰離子電池在更換前能夠支持長達兩周時間的連續WPAN和WBAN數據流。
圖7:基于ZL70250的可穿戴式無線傳感器裝置
隨著微功率電池的出現和超低功耗收發器技術的進步,構建智能化的靈活智能無線傳感器已經成為可能。要解決各種關鍵設計問題,選擇合適的收發器是至關重要的,以便通過使用單一小型電池,可穿戴式無線醫療設備能夠實現生物信號的長期連續監測。今天的超低功耗收發器提供了性能和功率效率的組合,通過平衡一些技術使用相關的折衷,從低電流中獲取最大的可能益處。
作者:Reghu Rajan