隨著極低功率傳感器、微控制器和射頻 (RF) 收發(fā)器的易用性和性能的不斷提升，采用能量收集" title="能量收集">能量收集技術(shù)來專門供電或作為補充供電方式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)" title="傳感器網(wǎng)絡(luò)">傳感器網(wǎng)絡(luò)越來越接近現(xiàn)實。超低功率無線協(xié)議已開始逐步被業(yè)界所廣泛接納，而且相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也在積極的制定之中。擺脫了交流電源或電池電源束縛的傳感器網(wǎng)絡(luò)為實現(xiàn)更大的靈活性、更低的維護(hù)成本、更高的安全性以及廣泛的普及提供了可能性。僅僅幾年之前還無法想象的應(yīng)用如今憑借能量收集技術(shù)將有望成為現(xiàn)實。新涌現(xiàn)的電源管理" title="電源管理">電源管理產(chǎn)品能夠?qū)⒏鞣N能量收集換能器" title="換能器">換能器 (TEG、光伏、壓電、磁) 的使用不便、斷斷續(xù)續(xù)而且常常微乎其微的輸出轉(zhuǎn)換為適合當(dāng)今電子產(chǎn)品的可用電平。然而，對于這些電源管理器件，需要一種新的規(guī)格擬訂、分析和設(shè)計方法，以充分發(fā)揮各換能器元件以及最終由它們供電的傳感器網(wǎng)絡(luò)電子線路的功能。

　　無線傳感器并不是新生事物。如欲通過運用能量收集技術(shù)而使其成為半自主型或全自主型器件，則需正確地選擇和設(shè)計換能器和電源管理器件。圖 1 示出了一個典型的無線遠(yuǎn)程傳感器節(jié)點。迄今為止，在該系統(tǒng)中缺失的一環(huán)一直是電源管理解決方案?？商峁┕β实膿Q能器使用起來常常極為不便——要么產(chǎn)生一個非常低壓的低阻抗輸出，要么產(chǎn)生一個非常高壓的高阻抗輸出。此系統(tǒng)中的各種單元可以進(jìn)一步細(xì)分為功率發(fā)生器/調(diào)節(jié)器 (換能器和電源管理) 和功率耗用部件 (其它所有單元)。簡而言之，如果能量收集系統(tǒng)的平均輸出功率能力超過了遠(yuǎn)程傳感器電子線路所需的平均功率，則有可能實現(xiàn)一個自主型系統(tǒng)（表1）。

　　對于任何設(shè)計來說，在啟動之前開展一次快速可行性分析都是值得的。這甚至連能量收集技術(shù)是否切實可行都可迅速地加以確定。第一步是決定所需的測量頻度和測量結(jié)果發(fā)送頻度。我們將把此稱為測量頻率 (F)。接著，我們將能夠決定產(chǎn)生期望的數(shù)據(jù)和 RF 收發(fā)器功率需要多大的處理功率以及傳輸此類數(shù)據(jù)所需的時間。表 2 給出了常見微控制器和 RF 鏈路系統(tǒng)的典型功率要求。這些功率要求會因制造商以及特定的應(yīng)用而有所不同。有許多種可供選擇的方案，而且它們可以根據(jù)最終應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。由此我們可以計算出系統(tǒng)占空比和平均功率。系統(tǒng)占空比的定義為：[ (測量時間 (Tm) + 處理時間 (Tp) + 發(fā)送時間 (Tt)] x 測量頻率 (F)。平均功率 (Pa) 就是總功率 (P) x D + 待機功率 (通常小至足以忽略不計)。