對于許多小的、便攜式物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用，“圣杯”是無線聯(lián)接使用的紐扣電池使用壽命達10年。
這并非易事，因為大多數(shù)便宜的紐扣電池提供的最大容量僅約240 mAh。
通過選擇睡眠電流消耗低的無線電系統(tǒng)單芯片(SoC)，短距離和長距離無線聯(lián)接都可以達到10年。
為了使容量較低的紐扣電池如240 mAh獲得10年的電池使用壽命，無線設(shè)備通常在大部分時間處于睡眠狀態(tài)，只是偶爾被喚醒以進行無線傳輸。
例如，相對于5秒的傳輸間隔（每小時120個無線傳輸）而言，7毫秒的喚醒時間產(chǎn)生的占空比為0.14％喚醒時間和99.86％休眠時間。
因此，紐扣電池要實現(xiàn)10年電池使用壽命，低功耗的深度睡眠必不可少。
為了達到10年的電池使用壽命，藍牙低功耗是短距離到中距離無線聯(lián)接的首選，取決于發(fā)射(Tx)和接收(Rx)功率，通常為30至50米。
對于任何超過1000米的更長距離，Sub Gigahertz軟件定義的無線電(SDR)是理想的選擇。
藍牙低功耗
廣告
藍牙低功耗使用40通道分區(qū)（相隔2 MHz）在2.4 GHz ISM頻段運行。
三個RF通道（37、38和39）專用于廣告功能，可發(fā)現(xiàn)附近可用的設(shè)備。通道0-36專用于數(shù)據(jù)。
廣告通道分配在頻譜的不同部分，以提供抗802.11 / Wi-Fi干擾的能力。
廣告包
廣告包的數(shù)據(jù)單元稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)，具有一個兩字節(jié)的標頭，用于指定數(shù)據(jù)有效載荷的類型和長度，最多37個字節(jié)（廣告地址為6個字節(jié)，數(shù)據(jù)為31個字節(jié)）。
可聯(lián)接的對比不可聯(lián)接的
藍牙低功耗廣告包可以是可聯(lián)接的(Connectable)或不可聯(lián)接的(Non-connectable)。
描繪了功率分析儀捕獲的RSL10系統(tǒng)級封裝(RSL10 SIP)藍牙低功耗模塊可聯(lián)接（左）和不聯(lián)連接（右）的“3廣告”事件，發(fā)送功率均為0 dbm。
雖然兩個事件都使用通道37、38和39，并持續(xù)7毫秒，但Connectable事件包括每個通道的RX脈沖。
這是有道理的，因為Connectable事件也希望接收。所得的功率分析儀測量結(jié)果顯示可聯(lián)接的平均電流為711.624uA，不可聯(lián)接的為504.307uA。
同時，對于藍牙低功耗協(xié)議棧，RSL10 SIP的深度睡眠電流為160 nA（用于保留16 kbB RAM），并運行一個內(nèi)部計時器以自喚醒。
RSL10 SIP電池使用壽命(5字節(jié))
在上述條件下，
證實RSL10 SIP實際電池壽命將在10.97年（2.5秒廣告間隔，可聯(lián)接的）到27.26年（5秒廣告間隔，不可聯(lián)接的）之間。
這些計算基于使用240 mA CR2032紐扣電池和5字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸(PDU)。
理想的電池使用壽命對比實際的電池使用壽命
鋰離子紐扣電池隨附數(shù)據(jù)表，繪制給定負載的連續(xù)放電特性。
在CR2032電池示例中，捕獲了恒定190 uA負載的放電曲線。
捕獲的RSL10 SIP平均電流范圍為865nA至1.57uA，比190 uA曲線輕得多。
當我計算“理想VBAT”時，我用庫侖計測量240 mAh ，從100％充滿電量到0％電量為空，由標有“理想VBAT”的紅色虛線表示。紐扣電池實際上永遠不會表現(xiàn)出紅色虛線。
知道“實際VBAT”放電曲線位于紅色虛線和藍色CR2032 190 uA放電曲線之間的某個位置，因此我已將“理想VBAT”降額15％，以得出綠色的“實際VBAT”放電曲線。
如果將數(shù)據(jù)大小從5字節(jié)增加到31字節(jié)，則展示了RSL10 SIP電池的使用壽命。
專有RF協(xié)議
專有的Sub-GHz無線電旨在用于更長距離的無線傳輸。
憑借153 db（16 dbm Tx功率和-135 Rx靈敏度）的鏈路預(yù)算，AXM0F24窄帶SoC可以傳輸37公里或23英里（915MHz，30db衰減余量）的距離。
對于1.1公里的距離，AXM0F243超過了所需的10年實際電池使用壽命。
使用合適的無線電SoC用于短距離和長距離傳輸都完全有可能實現(xiàn)10年的電池使用壽命。
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