低功率能量采集技术相助　无线传感器寿命更持久

元件是否可以通过此项认证。专业的测试设备能以每月 750美元的费用租用。

　　乍看之下，这些额外成本似乎不是非常高，然而，许多时候采用特定标准也让用户必须付出会员资格的成本，也可能是必须给付的权利金。射频标准的认证成本总是转化成额外的成本以及额外的延误，一直到产品上市为止。

　　硬件本身的单位成本通常是每一万个单位时，会落在1-1.5美元这个范围内。当仅生产低数量的产品时，所有的上述成本将会对每单位的整体成本造成影响。假如我们仅将FCC纳入考量，认证的成本大约是10，000美元，而这样的情况将导致单位价格倍增。射频标准的认证（认证本身的成本、预先测试以及射频测试设备）将很轻易地就超过10，000美元，造成不小的成本压力。

　　确保传输可靠度　整合型发射器角色吃重

　　特定的无线标准将必须使用到专用的芯片（如IEEE 802.15.4），假如用户仅是需要单向通讯而已，则简单的工业、科学及医疗频段（ISM-band）发射器就可完全满足该应用需求。然而，能量采集型无线传感器节点须符合一些最低的规格要求，使用高资料传输速率是较好的。

　　一般而言，较高的资料传输速率也需要多一点的功率，但是整体的封包长度就会小很多，因此会消耗较少的能量，可使用的调变模式包括振幅移位键控（ASK）、开关键控（OOK），及频率移位键控（FSK）。振幅移位键控调变会使用较少的能量，这是因为射频功率较小时，它是有周期存在的。

　　对于振幅移位键控而言，其整体平均的消耗电流将会较低。尽管如此，频率移位键控依然是首选的调变模式，这是因为它实质上可以有较高的资料传输速率。例如，PIC12LF1840T48A微控制器（MCU）有着微芯（Microchip）所提供的整合型发射器，它在开关键控调变下的传输速率为 10kbit/s，而在频率移位键控调变下的传输速率则为100kbit/s。在这种情况下，当使用频率移位键控调变时，资料的传送速度可以快上十倍。

　　同样的，从射频接收器的角度来看，相较于振幅移位键控调变，频率移位键控调变接收器的接收灵敏度较佳且频率移位键控讯号的解码能力也较好，特别是在较高的资料传输速率时。

　　无线能量采集传感器在运作时，要尽可能使用较少的能量。这个目的可以透过在元件上使用低功率停机模式（Low-power Shutdown Modes）来仔细的平衡启动周期（Active Periods），进而达成这个目的。根据此应用本身的响应时间，传感器将会定期发送更多或是较少的已测量到的传感器资讯。在两个主动周期之间的时间越长，则平均的消耗功率就越低，并且能降低真正的能量使用量。

　　传感器可能也需要在两个无线电传送之间来撷取多个资料样本。根据所撷取到的实际物理资讯，来决定要汲取更多或较少的电流。典型的范例包括有运算放大器 （Op Amp）以及桥式荷重元（Bridge Load Cell），这些元件在启动时（相较于发送射频资料时所须汲取的电流）需要相对较大量的电流。

　　在实际的无线射频发射配置上须要特别注意一些事项，像是振幅或频率调变、资讯被传送的速度（位元率或频率偏移），以及射频输出到天线的功率等参数，全都对整体的功率消耗有着重大的影响。根据经验法则，射频元件启动的时间越短，则平均功率消耗就越小，这样的法则亦同样适用于此。

　　整个系统必须经过缜密的设计，藉此消除所有不必要的功率使用，例如让发光二极体（LED）在所有时间都保持开启状态是不必要的；处理器必须保持在低功率状态下，时间越久越好。在印刷电路板（PCB）上的所有其他元件，当不使用时就必须能够进入低功耗的待机模式或暂时的关闭。

　　降低传输功耗　传感器产品寿命提升

　　PIC12LF1840T48A元件上的射频发射器，具有高达200kHz的最大频率偏移，如此将能允许有着100kHz的最大位元传输速率。假如我们使用较小的资料封包来组成一个16位元的前序（Preamble）编码、一个16位元的同步模式（Synchronization Pattern）以及一个32位元的装载资料（Payload），则它将仅须花费640μs传送一个完整的资料封包。能量的测量单位是焦耳（J），基本焦耳的计算公式为1焦耳=1瓦×1秒=1伏特（V）×1安培（A）×1秒。所以我们很容易就能计算出传送一组资料封包的能量消耗为能量 1=10.5mA×640μs与10.5mA×3.0伏特×640μs=31.5mW×640μs=20.16微焦耳。

以PIC12LF1840T48A这款产品做为设计范例，石英振荡器的启动时间通常是650μs，而且当它启动石英振荡器时，会汲取大约5mA电流。启动时的功率消耗为能量1=5mA×3伏特×650μs=9.75微