传感器到云应用中的超低功耗Sub-1GHz RF收发方案

在ISM和SRD(短距离无线电设备)应用中，高性能和长电池寿命至关重要。本方案采用S2-LP sub-1GHz超低功耗的低数据率，可实现+27dBm(500mW)的输出功率，可使电池寿命从几个月延长为十年以上，适用于搭建面向全球监管标准的系统，如传感器到云、智能照明系统、智能家居、无线警报系统、家庭能源管理系统、智能计量、楼宇自动化、工业监控和控制。

方案特点

方案采用S2-LP超低功耗、无线、Sub-1GHz专用RF收发器，以及SE2435L外部功率放大器，具有出色的RF性能、能量效率和10年以上的电池寿命。其中，SE2435L是一款高性能RF功放模块，具有50路TX和RX及天线输出，输出功率高达30dBm，快速开启/关闭时间<1微秒，2.0-4.8V睡眠模式电流<1μA，FEM噪声系数低于2dB。

S2-LP收发器为方案核心，具有可编程RX数字滤波器、电池指示灯和低电量检测器和4线SPI接口，可用于免许可ISM和SRD 433MHz、512MHz、868MHz和920MHz等频段，还可通过设置工作于其他频率，例如413MHz至479MHz、452MHz至527MHz、826MHz至958MHz以及904MHz至1055MHz等频段，空中数据速率编程调节范围为0.1kbps至500kbps。

除了高达+16dBm的输出功率外，本方案还能确保具有超过145dB的链路预算，可用于远距离通信链路，如Wireless M-Bus、6LowPAN和IEEE 802.15.4g网络连接，简化了IoT应用的设计。用户无需本地网关，即可使远程传感器直接连接到云端。

方案主要特性包括：

- 超低功耗：睡眠模式600nA，接收模式下为7mA，发射模式下为10mA @ +10dBm。

- RF链路预算超过145dB。

- 高达+16dBm的输出功率。

- 频段：430至470MHz，860至940MHz。

- 调制方案：2(G)FSK、4(G)FSK、OOK、ASK。

- 片上DC/DC降压转换器和线性调节器。

- 完全集成的超低功耗RC振荡器。

- 基于“先听后说”系统的稳健CSMA/CA引擎。

- 灵活的嵌入式分组处理器。

- 适用于搭建面向全球监管标准的系统。

芯齐齐BOM分析

作为一款高性能RF系统，本方案采用了109个RF元器件，电容器选择具有良好频率特性的一类瓷介电容器(NP0)，采用0欧姆电阻作为跳线，避免寄生干扰。

芯齐齐BOM分析工具显示，核心器件S2-LP收发器工作温度范围-40°C至+105°C，采用4 x 4 x 1mm QFN-24L封装，可用于信道间隔低至1KHz的系统，支持窄带运行。

SE2435L可在2.0-4.8V范围工作，采用镀NiPdAu涂层的24引脚4 x 4mm四方扁平无铅(QFN)封装。

高频晶振NX1612SA是专为可穿戴和短距离无线通信应用开发的小巧型基频元件，标称频率50MHz，频差为+-10ppm，驱动电平小于10μW，典型负载电容为8pF。NX1612SA频率随温度的变化小于+-15ppm，外形尺1.6×1.2×0.3mm，满足无铅焊料回流焊工艺。

审核编辑：汤梓红