《電子技術(shù)應(yīng)用》
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超低功率無線連接技術(shù)的發(fā)展領(lǐng)域

2010-12-24

2011年超低功耗" title="超低功耗">超低功耗無線連接技術(shù)將有兩個戰(zhàn)略性發(fā)展領(lǐng)域:一個是用于遙控的射頻技術(shù)" title="射頻技術(shù)">射頻技術(shù),另一個是在家里監(jiān)測病人健康狀況的遠距離監(jiān)測技術(shù)(病人不占用醫(yī)院里花費很高的病床)。

這種無線連接技術(shù)的可能用途有成千上萬,所以,盡管最近一段時間十分艱難,我們相信在明年這個市場會繼續(xù)出現(xiàn)良好的增長。我們有這樣的信心,是因為三個關(guān)鍵的因素:第一,超低功耗無線連接市場處于發(fā)展的初期,所以,即使到了2011年世界經(jīng)濟依然疲弱,這個市場增長的潛力仍然很大;第二,現(xiàn)有的無線產(chǎn)品,原本是使用舊的27/49MHz技術(shù),現(xiàn)在正在轉(zhuǎn)到技術(shù)上極好的2.4GHz技術(shù)(尤其是,由于轉(zhuǎn)到使用2.4GHz技術(shù),Nordic半導體已經(jīng)看到,2.4GHz 技術(shù)大量地進入個人電腦周邊設(shè)備市場);第三,Nordic半導體將在明年推出一些令人興奮的新產(chǎn)品,其中包括藍牙低能耗" title="低能耗">低能耗單模式芯片。藍牙低能耗技術(shù)將把藍牙無線技術(shù)的應(yīng)用擴大到超低功耗無線連接領(lǐng)域。

用于遙控和無線健康監(jiān)測的射頻技術(shù)的市場潛力大得很,但是也會有“出乎尋常”的情況, 這是說,它的采用可能很緩慢,也可能叫人吃驚。例如,對于完成簡單的控制任務(wù),紅外遙控仍然是一個很好的解決方案,大概不會很快地被價錢略貴的射頻遙控" title="射頻遙控">射頻遙控所取代,除非是因為消費者需要更多的功能,增加費用講得出道理。

保健市場是保守的市場,這是有道理的,因為,任何技術(shù)必須經(jīng)過徹底測試后才能用于保健,這點極為重要。因此,在2011年,這兩個市場無疑將繼續(xù)增長,但是很難預測會增長多少。比較容易預測的是,在今后五至十年,這兩個市場會變成龐大的市場。

消費電子產(chǎn)品(CE)制造商決定從功能有限的紅外技術(shù)轉(zhuǎn)到稍貴一點但用途極廣的射頻技術(shù),這在很大程度上將確定射頻遙控得到接受的程度。這場革命處在初期階段,還沒有一項技術(shù)已經(jīng)占了主導地位。

看起來,在醫(yī)療市場,推動超低功耗無線監(jiān)測技術(shù)的,主要是提供醫(yī)療保健" title="醫(yī)療保健">醫(yī)療保健的部門,這是因為這項技術(shù)有可能節(jié)省成本。然而這可能需要很長時間,因為醫(yī)療電子設(shè)備必須經(jīng)過長期試驗,必須符合嚴格法規(guī)的要求,然后才能采用。

在一段時間里,人們?nèi)匀粫褂眉t外(IR)遙控器,然而,現(xiàn)代消費者使用數(shù)字媒體的方式只能通過射頻連接的先進功能才能實現(xiàn)。與紅外技術(shù)相比,射頻技術(shù)的反應(yīng)更快,可以實現(xiàn)雙向連接(IR只是單向連接),不靠視線控制,而且擴大了控制范圍。對于雙向連接,只有射頻具有足夠的帶寬來支持高級用戶界面,同時消耗的電池電量很少,能夠滿足大眾市場對成本的要求。

人們把使用ZigBee 的RF4CE(用于消費電子產(chǎn)品的遙控技術(shù))捧作射頻遙控的優(yōu)秀技術(shù),但是,它似乎未能做到早先作出的承諾。更長遠地看,藍牙低能耗技術(shù)很可能取代它,成為深受人們歡迎的方案,但是這項技術(shù)目前還不能大批量提供。相比之下,舉例來說,Nordic專有的nRF24LE1/Gazell射頻技術(shù)就非常適合于射頻遙控。它是成熟的技術(shù),使用便宜、可靠、不受干擾影響的2.4GHz收發(fā)器,已經(jīng)用于數(shù)以百萬計的“無線桌面電腦”。

一份最近的商情報告得出結(jié)論,到2012年,使用“戴在身上的無線電子監(jiān)視器”,能夠為醫(yī)療保健行業(yè)節(jié)省250億美元。超低功耗的2.4GHz無線監(jiān)測器的電池壽命長,它監(jiān)測血壓、脈搏、血糖等等體征,可以連接到現(xiàn)有的移動電話或者互聯(lián)網(wǎng)設(shè)施,因而病人可以縮短昂貴的住院時間或者避免住院,同時通過電子的方法,繼續(xù)與為他們提供醫(yī)療保健服務(wù)的人經(jīng)常保持連系。

有一些技術(shù)可以為移動電話提供超低功耗無線連接。藍牙低能耗技術(shù)是其中之一,但是在它進入大量生產(chǎn)之前,它的供應(yīng)有限,另一個是ANT+。ANT+是加拿大ANT無線協(xié)會提出的一種可互用的射頻協(xié)議,它使用Nordic半導體的nRF24AP2收發(fā)器,可以通過連接適配器連接到移動電話上,或者與ANT兼容的移動電話芯片(德州儀器公司最近發(fā)布的芯片)連接起來。同樣,這是經(jīng)過驗證的解決方案,現(xiàn)在可以向那些希望利用這個利潤豐厚的保健市場的制造商提供。

在射頻遙控器市場,在技術(shù)上的主要問題是快速互動所需要的低延遲,寬闊的帶寬,以便支持先進的導航界面,特別是對于其他2.4GHz射頻信號源的抗干擾能力。最后這一點尤其重要,因為Wi-Fi作為機頂盒和DVD播放機和電視機之間的無線連接,在家家戶戶的客廳中普遍使用。

同樣,在醫(yī)療保健界,可靠性和對超低功耗無線鏈路的抗干擾能力是至關(guān)重要的,因為病人的福祉和這些設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的完整程度有關(guān)。此外,無線技術(shù)需要強大的加密功能,防止未經(jīng)授權(quán)的人員竊聽。

我們的主要市場是2.4GHz ISM頻段超低功率(ULP)無線連接。我們制造的半導體無線電解決方案可以由紐扣電池供電,因而可以為最小巧的便攜電子設(shè)備提供無線連接。至今我們已經(jīng)在研究開發(fā)上面花費了幾百萬美元,研制2.4GHz超低功耗收發(fā)器,它滿足無線桌面電腦外圍設(shè)備制造商的嚴格要求。由于令人愉快的巧合,這種技術(shù)非常適合射頻遙控器市場,現(xiàn)在已經(jīng)上市。

其他的技術(shù),例如RF4CE和藍牙低能耗技術(shù),承諾可以做到很多,但兩者都不成熟,在早期發(fā)展中,不可避免地會出現(xiàn)問題。同時,OEM廠商和ODM廠商會有失去射頻遙控器商機的危險。最好是利用成熟的技術(shù)例如Nordic這樣的技術(shù)取得經(jīng)驗,現(xiàn)在就把產(chǎn)品推入市場,隨著射頻遙控器市場日趨成熟,如果互用性" title="互用性">互用性變得極為重要,仍然有機會轉(zhuǎn)到這些按照標準設(shè)計的技術(shù)。(不過,有意思的一點是,對于今天的紅外遙控器,互用性從來就不是一個關(guān)鍵性的要求。)

與此相反,在醫(yī)療保健領(lǐng)域,互用性是極為重要的。提供醫(yī)療保健服務(wù)的部門要求,一旦人們接受無線連接,在醫(yī)院或在家庭的環(huán)境中正常地使用它,要保證不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備能夠互相溝通,保證沒有問題。而且,長遠地說,藍牙低能耗技術(shù)承諾做到這點。目前康體佳健康聯(lián)盟(一個醫(yī)療設(shè)備制造集團)已經(jīng)選擇藍牙低能耗技術(shù),連同ZigBee,作為其首選的無線技術(shù)。然而,在我們的 nRF24AP2芯片上運行的ANT+現(xiàn)在已經(jīng)上市,它具有互用性,是經(jīng)過驗證的解決方案,也是進入市場的捷徑。

有些設(shè)備可能在藍牙無線技術(shù)、Wi-Fi和無繩電話等設(shè)備存在的環(huán)境下運作,對于這樣的設(shè)備,來自其他2.4GHz信號源的干擾,是一個重大問題。同樣,Nordic能夠提供經(jīng)過驗證的RF協(xié)議。例如Gazell,在充滿無線電信號的環(huán)境中,它能確保它的無線收發(fā)器不受干擾的影響。

此外,對于電子行業(yè)來說,自全球金融危機以來,看來2011年比任何一年都好。在某些方面,可能仍然很艱難,但是,對于開始著手超低功耗無線連接方面的新項目,明年是時機大好的一年。實際上所有電池供電的電子產(chǎn)品都從無線連接收到益處,而工程師提出來的無線連接的用途,會令人感到驚奇。

就Nordic半導體而言,它計劃在2011年發(fā)布一些重大的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品將進一步提高其超低功耗無線連接的性能。這些新產(chǎn)品中包括該公司的第一個藍牙低能耗芯片和開發(fā)工具。

但是,如果你正在策劃一個項目,請記住,射頻設(shè)計并非微不足道的小事。要選擇一個好的合作伙伴,為你提供參考設(shè)計、一系列的收發(fā)器、通信軟件和專業(yè)知識,幫你開展你的項目,這點很重要。

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