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inge Latenz bedeutet kontinuierliches oder häufiges Horchen. In
Systemen mit großem Duty-Cycle ist der Stromverbrauch des
Empfängers zum Horchen der größte Anteil am Gesamtbudget. In
802.15.4-Maschennetzwerken werden etwa neun Prozent der Systempower
für den Empfang benötigt. Bei Systemen für hohe Datenraten
verbraucht das Horchen nur einen geringen Teil, der
Empfänger benötigt jedoch weiterhin über 50 Prozent des HF-
Budgets.
Ultra-Low-Power-UHF-Transceiver für SDR-Band
Mit dem ZL70250 von Microsemi (Vertrieb: Eurocomp), einem
Ultra-Low-Power-UHF-Sendeempfänger, lassen sich Sub-GHz-
Funkstrecken für bis zu 50 m dort aufbauen, wo es auf geringste
Stromaufnahme und geringsten Platzbedarf ankommt. Der sehr
kleine IC (2 x 3 x 0,3 mm 3 Chip Scale Package mit 36 Anschlüssen)
arbeitet ab 1,2 bis 1,8 V an einer Knopfzelle oder an Energy-Harvesting-Techniken
und deckt den Sub-GHz-Frequenzbereich 795
bis 965 MHz ab, so auch die ISM- und SDR-Bänder in den USA
oder Europa. Er überträgt Datenraten bis 186 kBit/s und unterstützt
Sprach- und komprimierte Audioübertragung sowie generell
synchrone und asynchrone Übertragung. Für geringsten
Stromverbrauch kann im zyklischen Betrieb der Duty Cycle reduziert
werden.
Lediglich zwei externe Bauteile werden für den Betrieb des ICs
benötigt (Quarz und ein Widerstand), Schnittstellen für das Zusammenspiel
mit einem Low-Power-Mikrocontroller sind SPI und
Zweidraht. Die derzeit mögliche Netzwerkkonfiguration ist das
Sternnetzwerk. Als Entwicklungsunterstützung werden der ZStar
Protocol Stack und der proprietäre Stack von Microsemi angeboten.
Alle Stacks laufen auf vielen Low-Power-µC-Familien.
Folgende MACs vereinfachen den Einsatz
Clear Channel Assessment (Erkennen freier Kanäle), Horchen mit
automatischem Empfängerstart oder Schlafmode, automatisches
Clear-to-Send (Sendefreigabe), Turn-Around und Sleep, Empfänger
AGC, Packetbildung, Präambelbildung und Rahmensynchronisation
sowie Whitening (sicheres Verschlüsseln). Außerdem
werden zur Entwicklungsunterstützung das ZLE70250 Application
Development Kit und verschiedene ZStar-Reference-Designs geboten.
Weitere wesentliche Daten des ZL70250 sind:
■■
Sendeleistung bis 0 dBm
■■
Empfängerempfindlichkeit -90 dBm typ. bei 186 kbit/s
■■
Stromaufnahme Sender typ. (bei 50 Ω Anpassung)
■ ■ < 2 mA bei -13 dBm;< 5 mA bei -2 dBm
Die Stromaufnahme des Empfängers ist < 1,9 mA, im Schlafmode
sogar nur < 500 nA. Bei einem durchschnittlichen Stromverbrauch
des Transceivers von 4...5 mA kann zum Beispiel ein damit ausgerüsteter
Kopfhörer für Audioübertragung an einer Zelle zehn
Stunden laufen.
Mögliche Applikationen
Das Blockdiagram eines typischen Wireless-Sensors, basierend auf
dem ZL70250, zeigt Bild 4. Zu den möglichen Applikationen zählen
Smartcard, Datenlogger, Ultra-Low-Power Wireless-Audio,
Umgebungsmonitoring, In-Vehicle-Sensoren, RFID, Gebäudeautomation,
Homesecurity,Transporttracking, Sensoren basierend
auf Thin-Film-Batterien, um nur einige zu nennen. (ah) n
Die Autoren: Reghu Rajan von Microsemi CMPG, Siegfried W. Best ist freier
Journalist.
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