醫療電子用低功耗2.4GHz收發(fā)器及其設計

穿戴式監控系統，如健康秤、血壓監控器和峰值流量?jì)x等各種健康設備能夠及時(shí)提供促進(jìn)性反饋信息，鼓勵個(gè)人行為的改變。用戶(hù)可以在日常生活中即刻了解到個(gè)人健康數據。這樣的系統要求即使在最?lèi)毫拥?.4GHz工作環(huán)境中，收發(fā)器也能提供出色的ad hoc點(diǎn)到點(diǎn)傳輸能力。哪種無(wú)線(xiàn)收發(fā)器能滿(mǎn)足該要求，其設計實(shí)現又有何訣竅？本文將給你答案。

在美國無(wú)線(xiàn)健康監控技術(shù)領(lǐng)域的先驅FitSense公司的ActiHealth BodyLAN系統中，采用的是Nordic的nRF2401A 2.4GHz收發(fā)器。

BodyLAN是一種獲得專(zhuān)利的ULP無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)(PAN)，能夠控制和響應小型化健康與平安測量傳感器或致動(dòng)器。這些系統一般足夠高效緊湊，能夠讓紐扣電池壽命高達兩年。ActiHealth則是一種提供安全端到端數據的網(wǎng)絡(luò )，讓保健與平安計劃提供商能夠輕松處理個(gè)人健康數據，并向其成員呈交反饋信息。ActiHealth全天運動(dòng)監控傳感器可監控運動(dòng)參數，比如卡路里燃燒、運動(dòng)持續時(shí)間、距離以及總步數。此外，BodyLAN無(wú)線(xiàn)協(xié)議已嵌入在包括健康秤、血壓監控器和峰值流量?jì)x(FEV2和FEV6)等各種健康設備中。這種穿戴式監控系統能夠及時(shí)提供促進(jìn)性反饋信息，鼓勵個(gè)人行為的改變。用戶(hù)可以在日常生活中即刻了解到個(gè)人健康數據。

ActiHealth傳感器可通過(guò)一個(gè)ActiLink無(wú)線(xiàn)收發(fā)器在30到100 英尺(10到30米)的范圍內自動(dòng)上傳數據。匯總后的數據再利用一臺PC機，經(jīng)由一個(gè)ActiLink無(wú)線(xiàn)連接被上傳給FitSense安全數據服務(wù)器(如果需要，發(fā)送到健保及平安提供商的服務(wù)器)。FitSense提供了一塊ActiHealth個(gè)人儀表板PC應用，用于開(kāi)發(fā)和管理私人監控計劃。

即使在最?lèi)毫拥?.4GHz工作環(huán)境中，nRF2401A在提供ad hoc點(diǎn)到點(diǎn)傳輸方面的能力也非常出色。若BodyLAN應用需要在單個(gè)位置上整合數以百計的無(wú)線(xiàn)傳感器，并期望在其它2.4GHz源(比如藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)和Wi-Fi)的情況下也能夠工作，這種能力至關(guān)緊要。

取得這種成績(jì)的關(guān)鍵在于Nordic獨有的ShockBurst技術(shù)。這種技術(shù)存儲并以短效突發(fā)脈沖自動(dòng)發(fā)射數據(例如，前導碼長(cháng)度只有8位，而目前市場(chǎng)上技術(shù)一般是16位)，從而能把功耗和數據包沖突的可能性降至最低。

流行的藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)并不適合于這種應用。原因在于藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)的同步要求，該要求迫使功耗(及其它因素)上升到過(guò)高的數量級，也導致成本比基于Nordic的解決方案增加200%。

FitSense要求3V的紐扣型電池傳感器壽命為1到2年，因為這些傳感器必須是輕巧可穿戴的。Nordic的nRF2401A具有超低功耗，能夠滿(mǎn)足這一關(guān)鍵規格。

關(guān)于nRF2401A

nRF2401A收發(fā)器工作在全球2.4GHz ISM(工業(yè)、科研、醫學(xué))無(wú)線(xiàn)電頻段，其采用高級頻率捷變協(xié)議從而實(shí)現了與其它諸如Wi-Fi(無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng))、藍牙、無(wú)繩電話(huà)等2.4GHz系統以及諸如微波爐等環(huán)境RF噪聲源共存的出色性能。

每對nRF2401A無(wú)線(xiàn)連接可實(shí)現最大1 Mbit/s的數據速率，同時(shí)其功耗僅為接收模式(RX) 18mA，發(fā)射模式(TX)-5 dBm輸出功率10.5mA。

其它特點(diǎn)包括一個(gè)內建的可以很容易實(shí)現顯著(zhù)降低功耗的掉電模式。

即使在50米的通信距離下，Nordic半導體nRF2401A極低功耗的特性(包括自動(dòng)確保僅在最短的發(fā)送階段打開(kāi)無(wú)線(xiàn)然后回到功耗極低的睡眠模式的ShockBurst技術(shù))使得Keyspan實(shí)現了采用兩節1.5V標準AA電池供電，在每天10到15分鐘持續工作的條件下，遙控器的電池壽命達3到4個(gè)月。

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