醫療電子用低功耗2.4GHz收發器及其設計

穿戴式監控系統，如健康秤、血壓監控器和峰值流量儀等各種健康設備能夠及時提供促進性反饋信息，鼓勵個人行為的改變。用戶可以在日常生活中即刻了解到個人健康數據。這樣的系統要求即使在最惡劣的2.4GHz工作環境中，收發器也能提供出色的ad hoc點到點傳輸能力。哪種無線收發器能滿足該要求，其設計實現又有何訣竅？本文將給你答案。

在美國無線健康監控技術領域的先驅FitSense公司的ActiHealth BodyLAN系統中，采用的是Nordic的nRF2401A 2.4GHz收發器。

BodyLAN是一種獲得專利的ULP無線個域網(PAN)，能夠控制和響應小型化健康與平安測量傳感器或致動器。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絡，讓保健與平安計劃提供商能夠輕松處理個人健康數據，并向其成員呈交反饋信息。ActiHealth全天運動監控傳感器可監控運動參數，比如卡路里燃燒、運動持續時間、距離以及總步數。此外，BodyLAN無線協議已嵌入在包括健康秤、血壓監控器和峰值流量儀(FEV2和FEV6)等各種健康設備中。這種穿戴式監控系統能夠及時提供促進性反饋信息，鼓勵個人行為的改變。用戶可以在日常生活中即刻了解到個人健康數據。

ActiHealth傳感器可通過一個ActiLink無線收發器在30到100 英尺(10到30米)的范圍內自動上傳數據。匯總后的數據再利用一臺PC機，經由一個ActiLink無線連接被上傳給FitSense安全數據服務器(如果需要，發送到健保及平安提供商的服務器)。FitSense提供了一塊ActiHealth個人儀表板PC應用，用于開發和管理私人監控計劃。

即使在最惡劣的2.4GHz工作環境中，nRF2401A在提供ad hoc點到點傳輸方面的能力也非常出色。若BodyLAN應用需要在單個位置上整合數以百計的無線傳感器，并期望在其它2.4GHz源(比如藍牙無線技術和Wi-Fi)的情況下也能夠工作，這種能力至關緊要。

取得這種成績的關鍵在于Nordic獨有的ShockBurst技術。這種技術存儲并以短效突發脈沖自動發射數據(例如，前導碼長度只有8位，而目前市場上技術一般是16位)，從而能把功耗和數據包沖突的可能性降至最低。

流行的藍牙無線技術并不適合于這種應用。原因在于藍牙無線技術的同步要求，該要求迫使功耗(及其它因素)上升到過高的數量級，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，能夠滿足這一關鍵規格。

關于nRF2401A

nRF2401A收發器工作在全球2.4GHz ISM(工業、科研、醫學)無線電頻段，其采用高級頻率捷變協議從而實現了與其它諸如Wi-Fi(無線局域網)、藍牙、無繩電話等2.4GHz系統以及諸如微波爐等環境RF噪聲源共存的出色性能。

每對nRF2401A無線連接可實現最大1 Mbit/s的數據速率，同時其功耗僅為接收模式(RX) 18mA，發射模式(TX)-5 dBm輸出功率10.5mA。

其它特點包括一個內建的可以很容易實現顯著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(包括自動確保僅在最短的發送階段打開無線然后回到功耗極低的睡眠模式的ShockBurst技術)使得Keyspan實現了采用兩節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個月。

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