主頁（http://www.130131.com）：功耗不到1mW毫米級藍牙低功耗發(fā)射器問世，不換電池連續(xù)工作11年 照片來源：密歇根大學(xué) 藍牙發(fā)射器芯片（lavender，右邊第二個）連接到磁性單極天線（綠色，最右側(cè)），作為發(fā)射器諧振器電路的組成部分。電路板的左半部分僅用于測試目的。 Teeny-Tiny藍牙發(fā)射器運行不到1毫瓦
你現(xiàn)在可能正徜徉在藍牙無線電信號中。但這些都不是來自物聯(lián)網(wǎng)最小、功耗最低的一端。這些電池供電和能量采集毫米級傳感器可以使用多年而無需更換，但是他們的發(fā)射器無法集中使用即使是最低能耗版本的藍牙進行通信所需的能量，稱為藍牙低功耗（BLE） 。 密歇根大學(xué)的工程師現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計制作了第一個稱為BLE的毫米級獨立設(shè)備。在傳輸過程中僅消耗0.6毫瓦，它將使用典型的5.8毫米紐扣電池可連續(xù)工作11年。這種毫米級BLE發(fā)射器將允許這些螞蟻大小的傳感器與普通設(shè)備，甚至是智能手機進行通信。 上個月在IEEE國際固態(tài)電路會議上首次亮相的發(fā)射機芯片必須解決兩個問題，負責(zé)該研究的密歇根大學(xué)副教授大衛(wèi)·溫茲洛夫解釋道。第一個是功耗，第二個是天線的大小。“天線的大小通常是基于物理的，你不能欺騙物理學(xué)，”Wentzloff說。該小組的解決方案涉及兩個問題。 普通的發(fā)射機電路需要一個可調(diào)諧的RF振蕩器來產(chǎn)生頻率，一個功率放大器來增強其幅度，一個天線來輻射信號。密歇根州的團隊將振蕩器和天線結(jié)合在一起，使放大器變得不必要。他們稱他們的發(fā)明為功率振蕩器。 振蕩器的關(guān)鍵部分是諧振回路電路：電感器和電容器。能量在電感器的磁場和電容器的電場之間來回晃動，諧振頻率由電容和電感決定。在新電路中，該團隊將天線本身用作諧振回路中的電感器。因為它充當(dāng)電感器，所以天線使用變化的磁場而不是電場輻射;這意味著它可以更緊湊。 圖像來自：密歇根大學(xué) 藍牙發(fā)射器電源中集成的變壓器[八角形，左下角]提高了效率。芯片的有效區(qū)域僅占0.5 平方毫米。 但是，尺寸不是唯一的。“最大的優(yōu)勢在于天線是比片上電感器更高質(zhì)量因數(shù)的電感器，”Wentzloff說。Q值基本上表示諧振器的效率。作為一個14毫米長的導(dǎo)體環(huán)，天線比毫米級發(fā)射器的芯片上電感器大得多。這導(dǎo)致Q值約為芯片上電感器的五倍。 雖然它是一種更有效的解決方案，但為了滿足BLE規(guī)范，該團隊需要一種更好的方法來為功率振蕩器供電。他們的解決方案是在為其供電的電路中構(gòu)建片上變壓器。變壓器看起來像兩個嵌套線圈。一個線圈連接到振蕩器電路的電源電壓端，另一個線圈連接到接地側(cè)。Wentzloff說，以比功率放大器兩倍的頻率泵送變壓器有效地增強了天線的功率流。 通過廣播BLE“廣告”數(shù)據(jù)包來測試新發(fā)射機 - 一組比特告訴接收設(shè)備發(fā)射機在那里。 “如果你想制造一個毫米級的跟蹤器設(shè)備，這就是你所需要的，”Wentzloff說。但廣告包的有效載荷部分最多可達31個字節(jié)，非常適合打包傳感器數(shù)據(jù)。 該研究是密歇根大學(xué)M3項目的一部分，該項目正在開發(fā)模塊化，毫米級傳感器。 Wentzloff說，下一步是將BLE無線電集成到其中一個傳感器中。 “我們在M3項目中使用了多個發(fā)射器，”他說。 “BLE將是該模塊化平臺的另一種選擇。” source: spectrum.ieee.org (中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：李俊勇) |
