TI低功耗射频设计指南
低功耗射频智能锁控阀设计
低功耗射频智能锁控阀设计李文涛;王洪亮【摘要】以MSP430F4152为核心，结合T5557射频卡和125kHz射频技术实现了供暖管道阀门的智能控制。
同时，介绍了T5557射频卡的结构及工作原理，提出一种以分立器件实现射频卡读写的设计方法。
调试结果验证了方案的可行性和系统的稳定性，该设计可广泛应用于供暖系统中。
%Taking MSP430F4152 as the core, combined achieves intelligent control of the heating pipes valves. At the card are introduced, and a design method of adopting discrete given. And the possibility of the project and the stability of system. with the T5557 RF card and 125 kHz RF technology, this paper same time, the structure and work principle of T5557 radio frequency components to carry out the radio frequency card reads and writes is the system are verified, which can extensively be applied to heating【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2012(031)024【总页数】3页(P26-28)【关键词】MSP430单片机;射频技术;锁控阀;低功耗【作者】李文涛;王洪亮【作者单位】内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TP29近年来,为确保实现“十二五”节能减排目标，国家针对北方供热制定了供热分户计量、按照用热量收费的制度。
低功耗射频芯片的研究与设计
低功耗射频芯片的研究与设计射频芯片是无线通讯领域中的重要组成部分，它能够将数字信号转换为无线信号，并将其传递给其他设备。
随着智能手机、可穿戴设备以及物联网等技术的发展，射频芯片的重要性越来越显著。
而低功耗射频芯片则更加受到关注，因其在实现数据传输的同时，可以减少电池能耗，加长设备的使用寿命。
本文将分别从射频芯片的结构、低功耗射频芯片的优势和研究方法以及设计技术三个方向进行讨论。
一、射频芯片的结构射频芯片是由放大器、变换器、滤波器、发射器和接收器等部分组成的。
其中放大器和变换器作为信号前端部分，可以放大输入信号的强度，在接收时增强输入信号；滤波器则保证只有目标信号被信号后端的接收器所获取，并消除干扰信号；发射器则将数字信号转化成高频信号进行发送，接收器则反之。
射频芯片可以是一体化构件，也可以是分成若干小模块再进行组合，但它的基础结构和原理都是大同小异的。
二、低功耗射频芯片的优势与研究方法低功耗射频芯片可以将功耗控制在最小限度下，这样能够和各种电池进行兼容，延长系统的使用时限。
同时，在感知通信领域，低功耗射频芯片还能够通过节能来实现对物体的追踪，从而更好地保护环境资源。
关于低功耗射频芯片的研究方法，下文阐述如下：1. 采用低功耗技术随着硅（Si）工艺的不断升级，可用功率已经减少至每平方毫米1毫瓦以下，而核芯功耗也已从每毫瓦115纳安平的功耗水平降至平均值的100纳安平以下。
这使低功耗射频芯片可以更有效地处理和传递高频信号，进而实现对设备功耗的控制。
2. 优化射频系统射频芯片的高功耗限制了它们在便携式和超便携式设备中的应用。
在优化射频系统设计中，需要考虑多方面因素，包括工艺流程的优化、射频芯片原型的设计和布局，以及系统整体功率的优化。
同时，针对不同射频系统的特点（如频率选项、数据带宽等）还要选择不同的低功耗方案。
3. 设计优化在低功耗射频芯片的设计过程中，应基于减少信号损失、增大输出功率、改进器件尺寸等优化策略。
TI低功耗蓝牙BLE4.0射频片上系统CC2540中文数据手册
WISDOM FUTURE WIRELESS WORLD
智慧未来 无线世界
信驰达简介
信驰达科技（RF-star）是一家集合方案设计功能和核心器件供应的专业本地电子元器件分销商，专注低功 耗射频 LPRF 和低功耗 MCU 领域，公司成立于 2010年，作为中国区唯一具有美国 TI 公司授予的 LPRF Product Reseller 和 Third Party 双重资质的公司，一直引领着 LPRF 技术在国内的推广和应用，是国内唯一 一家可提供 LPRF 软硬件产品、技术支持、解决方案和核心元器件供应一条龙服务的专业化公司；
Shenzhen RF-star Technology Co.,Ltd. TEL: 0755-86329829 FAX:0755-86329413
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This integrated circuit can be damaged by ESD. Texas Instruments recommends that all integrated circuits be handled with appropriate precautions. Failure to observe proper handling and installation procedures can cause damage. ESD damage can range from subtle performance degradation to complete device failure. Precision integrated circuits may be more susceptible to damage because very small parametric changes could cause the device not to meet its published specifications.
低功耗射频通信系统设计
低功耗射频通信系统的传输距 离和传输速率是一对矛盾，设 计时应根据实际需求进行平衡 ，以满足不同应用场景的需求 。
低功耗射频通信系统的成本也 是需要考虑的因素之一，应在 保证性能的前提下尽可能降低 系统成本。
02
硬件设计
射频前端设计
射频前端是低功耗射频通信系统的核 心部分，负责信号的发送和接收。
低功耗射频通信系统的应用场景
物联网
低功耗射频通信系统是物联网中重要 的通信方式之一，用于实现各种智能 设备的互联互通，如智能家居、智能 农业等。
智能交通
物流管理
低功耗射频通信系统可用于物流管理 中的物品追踪和管理，提高物流效率 和准确性。
低功耗射频通信系统可用于智能交通 中的车联网技术，实现车辆间的信息 交互和协同驾驶。
数据传输优化
优化数据传输机制，减少通信开销，提高数 据传输效率。
低功耗调度
实现低功耗的调度策略，根据任务优先级和 能量状态进行任务调度。
自适应协议调整
根据通信环境和能量状态自适应调整协议参 数，以实现最佳通信性能。
数据链路控制算法
链路建立与维护
设计高效的数据链路建立和维护算法，确保通信的稳定性和可靠性。
自适应功率调整
根据通信需求和能量状态自适应调 整发射功率。
04
加密与安全策略
加密算法选择
选择适合低功耗环境的加密算法，确保数据 安全。
访问控制
实施严格的访问控制策略，防止未经授权的 访问和攻击。
密钥管理
设计高效、安全的密钥管理机制，防止密钥 泄露。
安全协议设计
设计适用于低功耗射频通信的安全协议，提 高通信安全性。
基于测试结果，提出针对性的能耗优化方案，如采用低功耗器件 、优化算法等。
低功耗射频芯片设计与实现
低功耗射频芯片设计与实现随着物联网技术的快速发展，越来越多的智能设备需要使用射频芯片进行通信。
在实际应用中，功耗一直是一个重要的考虑因素，特别是在一些移动设备如智能手表、智能眼镜等场景下，需要将功耗控制在尽量低的水平上，以延长设备的电池寿命。
低功耗射频芯片的设计需要解决两个问题：如何实现低功耗，以及如何保证通信质量。
本文主要讨论这两方面的内容。
一、低功耗低功耗是射频芯片设计中需要关注的重要话题，因为功耗过高会导致电池寿命较短，甚至出现过热等安全问题。
在设计低功耗的射频芯片时，需要考虑以下几点：1. 降低供电电压：降低芯片的供电电压可以降低功耗，但需要注意不能低于芯片规格书中所规定的最小电压。
2. 选择低功耗模式：射频芯片一般都有多种工作模式，例如接收模式、发送模式、待机模式等。
在不同的工作模式下芯片的功耗也不同，因此需要根据需求选择低功耗的工作模式。
3. 优化电路结构：通过对电路进行优化，例如减少器件数目、减小电容等方式，可以有效降低芯片功耗。
4. 优化软件算法：针对不同的应用场景，可以通过优化软件算法的方式来进一步减小功耗。
二、通信质量尽管低功耗是射频芯片设计中需要解决的重要问题，但通信质量同样不能被忽略。
在设计低功耗射频芯片时，需要保证射频性能和通信距离的同时，控制功耗。
下面是几个提高通信质量的建议：1. 选择合适的射频工作频率：合适的射频工作频率可以保证通信质量，但同时也会对功耗产生影响。
需要针对具体场景进行选择。
2. 优化天线性能：天线也是通信中非常重要的部分，通过优化天线，可以有效提高射频性能。
3. 优化射频芯片传输速率：快速通信可以提高效率，但也会增加功耗。
需要根据具体应用场景进行选择。
总体来说，低功耗射频芯片的设计需要综合考虑多个因素，并且不同场景下，需要针对具体的应用进行优化。
后续随着5G等新兴技术的推出，射频芯片的设计也将不断发展和创新，提高通信速率的同时，也要保证低功耗和稳定的通信质量。
低功耗射频收发器的设计及应用
低功耗射频收发器的设计及应用近年来随着物联网、智能家居等应用的普及，低功耗射频收发器得到了越来越广泛的应用。
本文将围绕低功耗射频收发器的设计和应用展开讨论。
一、低功耗射频收发器的概述低功耗射频收发器是指在收发数据的时候所消耗的电力非常少的射频芯片。
相较于传统的射频芯片，低功耗射频收发器具有功耗低、体积小、成本低、灵活度高等优点。
低功耗射频收发器主要用于无线传输领域，包括短距离无线通信和长距离无线通信等。
比如，它可以被应用在智能家居设备的无线控制、智能门锁的无线开锁以及智能手环、智能手表等健康监测设备中。
二、低功耗射频收发器的设计低功耗射频收发器的设计需要满足以下几个要求：1.低功耗低功耗是低功耗射频收发器的最基本要求。
通过研究射频芯片的工作原理和数据传输过程，射频芯片的设计者可以采用一系列的措施来降低其功耗。
比如采用更低功耗的晶振、采用更高效的调制解调技术等。
2.高集成度高集成度可以让射频芯片更小巧、更灵活、更便捷。
通过其他器件的封装衔接，集成相应的电路器件，如信号处理、调制解调等单元，实现复杂的系统功能。
同时通过IC设计中的缩小工艺节点和提高工艺水平，实现芯片更高密度、更小面积和集成度更高。
3.高可靠性低功耗射频收发器常常应用在一些对可靠性和稳定性要求较高的场景中。
因此，射频芯片的设计者还需要考虑电路结构和信号传输的稳定性等因素。
比如采用参数自校准技术、采用可编程电源管理技术等。
三、低功耗射频收发器的应用低功耗射频收发器应用广泛，主要涉及到以下几个领域：1.无线传输领域在无线传输领域，低功耗射频收发器具有优秀的功耗性能和低成本特点，可以被应用于无线传输的最后一公里距离传输。
比如，智能家居中的Wi-Fi无线传输、蓝牙通信、ZigBee、LoRa等长短距离通信协议的实现。
2.健康监测设备在健康监测设备领域，低功耗射频收发器可以被应用于实现佩戴式智能硬件的数据传输，比如智能手环、智能手表等。
通过低功耗射频芯片的传输，实现对人体健康数据的实时监测和数据传输。
低功耗射频芯片设计技术研究
低功耗射频芯片设计技术研究近年来，随着物联网和5G技术的发展，芯片技术也越来越受到了广泛关注。
在这个领域里，低功耗射频芯片的设计技术是非常重要的一部分。
低功耗射频芯片的设计主要是为了适应节能环保和延长终端电池寿命的需求。
因此，本文将会从以下两个方面来探讨低功耗射频芯片设计技术。
一、低功耗射频芯片的设计要求低功耗射频芯片是一种具有自身特殊要求的设计。
因为，它与传统的数字芯片设计有着较大的不同。
数字芯片的功耗主要与运算速度有关，而射频芯片的功耗主要与射频信号的频率、带宽和调制方式有关。
因此，低功耗射频芯片的设计要求主要有以下几点：1. 低功耗：将功耗控制在一个合理范围之内，采用更加简单的电路结构，做到尽可能的低功耗。
2. 高效率：射频前端的功率放大器和混频器等电路模块的效率要尽可能的高，让电路经过尽量少的层次来实现其设计目标。
3. 抗干扰能力强：在信号传输的环节中，射频干扰和环境干扰都会对信号传输造成影响，所以要让电路具备一定的抗干扰能力。
4. 柔性设计：射频芯片涉及到的频率非常多，因此低功耗射频芯片的设计需要考虑到其通用性和灵活性。
同时，要考虑芯片在不同的频段、频率和传输性能上的适应性，使其在适用范围内更好的支撑应用需求。
二、低功耗射频芯片设计技术1. CMOS工艺CMOS工艺是一种常见的低功耗射频芯片设计技术。
由于它在数字电路方面的优势，使得低功耗射频芯片的数字部分使用CMOS工艺会更加合适。
采用CMOS 工艺设计射频芯片可以大大降低功耗，从而可以实现低功耗的设计。
2. 预先失真技术预失真技术是一种提高功率放大器效率的技术。
预失真技术的主要原理是，在正向调制时，通过加大信号的幅度来保证在电路中能够尽可能的实现输出功率的最大化。
在反向调制时，通过减小信号的幅度来保证电路能够尽可能的实现最优的放大器增益。
这样不仅能减少功耗，还能提高放大器的效率。
3. 重复使用技术重复使用技术是一种典型的射频集成电路设计技术，它可以使得多个电路模块共用同一个电源。
低功耗射频芯片的设计与实现
低功耗射频芯片的设计与实现一、前言随着电子设备无线化的发展，射频芯片已成为电子产品不可或缺的组成部分。
而在低功耗电子设备中，低功耗射频芯片的开发变得越来越重要。
因此，本文将详细介绍低功耗射频芯片的设计与实现。
二、低功耗射频芯片概述射频芯片负责无线信号的处理和传输，它需要消耗大量的能量。
在传统的射频芯片中，功耗通常都非常高，这在电池供电的低功耗设备中是无法接受的。
而低功耗射频芯片通过在设计中控制功率和电流，以实现低功耗的目标。
低功耗射频芯片的设计与实现需要注意以下几点：1.低功率数字信号处理器：低功耗射频芯片需要配备低功率的数字信号处理器，以控制功率的消耗。
2.优化功率电路：在优化时间电路和电源管理电路方面，需要控制射频芯片对电量的占用，以确保低功耗。
3.优化天线设计：通过优化天线设计，可以进一步降低功耗，提高无线信号的传输效率。
三、低功耗射频芯片设计低功耗射频芯片设计需要考虑多种因素，包括射频信号处理、功率控制、信号传输和芯片大小等因素。
以下是低功耗射频芯片设计过程中需要注意的一些步骤：1.定义设计原则：根据需要的功率和芯片大小来定义设计的原则。
这些原则应该包括功耗、面积、电路复杂度、性能要求以及可行性等方面。
2.确定芯片结构：根据设计原则确定芯片的结构，包括芯片的大小、设计的层面以及实现过程。
确定芯片结构后，可以确定芯片的主要功能模块以及细节设计。
3.电路设计：电路设计是射频芯片设计的核心。
需要对电路结构和电路参数进行研究和分析。
需要设计低功耗电路和低功率电源管理电路，以控制芯片功率。
4.射频优化：在电路设计过程中需要进行射频优化，包括调整天线参数、优化射频电路、提高信号传输效率等方面。
5.模拟验证：设计完成后，需要进行电路模拟验证。
这个过程很重要，可以帮助确定设计的有效性。
四、低功耗射频芯片实现低功耗射频芯片实现过程中需要考虑到以下几个方面：1.低功率数字信号处理器：数字信号处理器是实现低功耗射频芯片的关键。
低功耗射频电路设计与应用
低功耗射频电路设计与应用射频电路在现代通信系统中扮演着重要的角色。
随着无线通信技术的快速发展，对低功耗射频电路的需求也日益增加。
本文将介绍低功耗射频电路的设计原理和应用，以及相关的技术趋势。
一、低功耗射频电路设计原理低功耗射频电路设计的核心目标是在满足通信系统要求的前提下，尽可能降低功耗。
以下是一些常用的低功耗射频电路设计原理：1. 低噪声放大器设计：在接收机中，噪声是一个重要指标。
采用低噪声放大器可以减小接收机的噪声系数，提高信噪比。
2. 功放设计：功放在发送机中起到放大信号的作用。
低功耗射频功放的设计应注重提高效率，减小功耗。
3. 频率合成器设计：频率合成器用于产生稳定的射频信号。
采用低功耗的VCO（Voltage Controlled Oscillator）和PLL（Phase-Locked Loop）可以有效降低功耗。
4. 信号调理电路设计：信号调理电路包括滤波器、混频器等，用于对射频信号进行处理。
低功耗的滤波器设计可以减小功耗。
5. 硬件设计与算法优化：对于某些特定的射频应用，通过硬件设计与算法优化可以有效降低功耗。
例如，通过优化通信协议、减小数据传输量等方式来降低功耗。
二、低功耗射频电路应用低功耗射频电路在各种通信系统中都有广泛的应用。
以下是一些常见的低功耗射频电路应用：1. 无线传感网络：无线传感网络是由大量分布式传感器节点组成的网络，用于监测和收集环境信息。
低功耗射频电路在无线传感网络中应用可以实现节点长时间工作，延长电池寿命，并降低维护成本。
2. 物联网设备：物联网设备涉及到大规模的数据采集和传输，对功耗要求非常高。
低功耗射频电路可以帮助物联网设备实现长时间的工作，并且减少更换电池的频率。
3. 个人移动设备：如智能手机、平板电脑等个人移动设备对低功耗射频电路有着强烈的需求。
低功耗射频电路的应用可以延长设备的待机时间，提供更长的通信时长。
4. 物联网智能家居：低功耗射频电路在物联网智能家居系统中可以实现设备之间的通信与协调。
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Pr Pt Gt Gr 20 log 20 log d 4
d
or
Pt Gt Gr 2 Pr (4 ) 2 d 2
4
Pt Gt Gr Pr
– – – –
Pt is the transmitted power, Pr is the received power Gt is the transmitter, Gr is the receiver antenna gain d is the distance between transmitter and receiver, or the range Lambda is the wavelength c Speed of light Frequency f
Home Automation & Lighting
2
TI Low-Power RF
Technology Solutions DEFINE
Network Topology Range and Data rate Power Consumption
SELECT
Proprietary or Standard Protocol SW
Define
Power Consumption: Application Scenarios
Crystal Oscilator Start-up Calibration RX/TX mode High duty cycle applications: •Active radio current consumption •RX/TX and Calibration
• 120 dB link budget at 433 MHz gives approximately 2000 meters (TI rule of thumb) • Based on the emperical results above and Friis’ equation estimates on real range can be made • Rule of Thumb:
32KB Flash, USB 2.0 0.3 uA sleep current CC1101
RF4CE
IEEE 802.15.4 compliant System on Chip RemoTI SW
2.4 GHz Transceiver
+MSP430 MCU Proprietary solution
Long Packet Length
Radio power dominating
time
Short Packet Length
Calibration power dominating
time
Low duty cycle applications: •MCU sleep current •Regulator quiescent current •Average radio current consumption
• Environment (Line of sight, obstructions, reflections, multi-path fading)
Define
Range and Data rate: Estimated LOS
Test Example: CC1101 with 0dBm output power, 250KBps, Johannson Balun, 915MHz, Dipole Antenna Range: 290m
Sub 1 GHz Transceiver
+ MSP430 MCU, 500 Kbps -112dBm sensitivity
Smart Metering
CC2530 CC1020
ZigBee
Narrowband
Low-Power RF
CC8520
Wireless Audio
CC259x
12.5 KHz channel spacing System on Chip -118dBm sensitivity IEEE 802.15.4 compliant + CC259x Range Extenders
– 6 dB improvement ~ twice the distance – Double the frequency ~ half the range (433 MHz longer range than 868 MHz)
Define
Range and Data rate: Important factors
10m
100m
1000m
10000m Range
Note: These examples should be taken as a rough estimation as the final design is highly dependent on the antenna, frequency, output power and other parameters.
DESIGN
TEST
PRODUCE
Obsolescence Policy Quality
Products Antenna Design PCB Layout
Certification
Coexistence Production Test
Regulations
Make or Buy
Development Tools
Define
Network Topology
Star network with multiple nodes: • Host device with hub function • simple end devices
Point to Point:
• one way or two way communication • simple protocol using SimpliciTI or TIMAC
Any Topology
Point to Point Star Network
Star Network
Star Network
Mesh
Code Size
variable variable
< 8 KByte Low
<32 KByte Low
<64 KByte Low
>64 KByte Medium
Complexity
Data Rate
250kBps
2.4 GHz
868 / 915 MHz
See also Design Note: Range Measurements in an Open Field Environment
38.4kBps
2.4 GHz
868 / 915 MHz
2.4kBps
2.4 GHz
868 / 915 MHz
Low duty-cycle transmission
Sleep power dominating
time
Define
Define
Range and Data rate: Range propagation • How far can TX and RX be apart from each other? • Friis’ transmission equation for free space propagation:
Devices are pre-programmed for their network function Coordinator can be removed
Define
Network Topology
Any Radio HW + Proprietary SW Topology SimpliciTI 802.15.4 TIMAC RF4CE ZigBee
• Antenna (gain, sensitivity to body effects etc.) • Sensitivity: Lowest input power with acceptable link quality (typically 1% PER) • Channel Selectivity: How well a chip works in an environment with interference • Output power
PurePath™ Wireless Coming Soon
High Quality Wireless Audio
2.4 GHz Range Extender
CC2431 CC2530ZNP
Location Tracking
System on Chip Solutions
Medical, Health & HID
Define
Power Consumption
Low Power characteristics and features of TI’s RF devices:
– – – – – – – – – – Low sleep current Minimum MCU activity RX/TX turn around time Adaptive output power using RSSI Fast crystal start-up time Fast PLL calibration (and settling) Carrier sense recognition Low RX peak current Minimum duty cycle Wake on radio (new devices)
Define
Range and Data rate: “Real life”