能量采集可利用多种环境能源，为低功耗设备提供无限的运作寿命，也消除了对众多物联网应用来说价格高昂又不实用的电池替换。
蓝牙5 (Bluetooth 5)标准主要是为了让家庭、汽车或工作场所等范围内的设备分享信息，也就是说，此新版本蓝牙具备可能会吸引某些物联网(IoT)应用的特性。美商Atmosic Technologies正专注于开发低功耗蓝牙5无线平台，以实现如该公司所形容“在任何地方都保持联机”(Forever Connected, Anywhere)的IoT装置网络。
全新蓝牙5提供众多超越旧版蓝牙的性能演进，包括四倍的传输距离、两倍的速度以及八倍带宽。蓝牙5扩展了前几代版本已经提供的功能，旨在提供连网装置之间更大的灵活性与互动性；而智能手机与平板装置，会是让蓝牙5与整个物联网连结的关键。
许多物联网应用程序需要长距离但带宽容量最小的链接，仅需间歇性传输数据。蓝牙5还可为其他物联网应用提供网状网络(mesh networking)选项涵盖大量的节点装置；网状网络是不需要单一控制中枢、去中心化的装置链接体系，是一种真正的点对点通讯网络，其中的各个节点都是均等的，不同的产品之间能互动并共同合作。
蓝牙5标准也特别注重连结安全性，这主要是为了避免与其他网络中的无线装置相互干扰，从而促进物联网的应用。估计到2023年，全球将会有超过300亿蓝牙装置，其中应用于物联网的比例将持续成长。
Atmosic以RF CMOS设计专注于低功耗物联网应用，甚至号称能不必用到电池，以避免任何与续航力相关的问题。能丢掉电池会对装置成本与维护带来重大影响，而蓝牙系统的成长与演进，肯定会与物联网产业在这些年与未来几年的成长息息相关。
蓝牙5可实现延长装置电池寿命的改进。（来源：Atmosic）
“如果你很讨厌换电池，你会喜欢我们为了解决这个问题而开发的技术；”Atmosic顾问、也是Alphabet (Google母公司)董事会主席John Hennessy表示：“Armosic的团队正在应用其广泛的无线与低功耗专长，将创新的设计推向市场，我们的任务是重新定义电池寿命。”
Atmosic副总裁Srinivas Pattamatta表示，许多物联网终端节点是以电池供电，以提供真正的“无线”解决方案，但是频繁更换电池的机会成本远高于电池本身的成本；因此可实现不用电池或是永久电池寿命的解决方案，将能显著减低经常性的运营与机会成本。
为此Atmosic已经开发了三种创新技术，包括低功耗无线电(Lowest Power Radio)、随需唤醒(On-demand Wake-up)以及可控制能量采集(Controlled Energy Harvesting)。这些技术首先是要克服信标(beacons)、健身追踪器(fitness)等物联网装置在能量与管理方面的挑战，其可控制能量采集技术号称能将电池性能推向一个新境界。
Atmosic的超低功耗蓝牙5芯片。（来源：Atmosic）
Atmosic的M2系列解决方案符合蓝牙5标准，并具备低功耗无线电与随需求唤醒技术，能带来10到100倍的省电。该公司的M3系列方案则又添加可控制能量采集技术，支持可确保电池寿命或是永远免换电池的运作。
Atmosic的解决方案。（来源：Atmosic）
通过能量采集方案，物联网系统能产生的数十毫瓦(milliwatts)电力，效率(efficiency)达30~40%；不包括RF路径的损耗。RF能量采集方案的性能需要以各种参数来评估，例如效率、灵敏度、操作距离、输出功率等，被定义为用以进行比较的标准；质量因子(Q factor)通常被定义为描述共振强度的无音次数值(dimensionless value)。
每一根天线都有最佳运作频率，也就是共振频率(resonance frequency)，是由天线的电感与电容特性来决定。天线的电容与电感，是天线本身的频率与实体尺寸的函数；当天线尺寸越大，共振频率就越低。而天线的带宽是天线能有效运作的频率范围，窄频天线能提供优异的转换效率，但只能恢复有限的能量。
能量采集可利用多种环境能源，为低功耗设备提供无限的运作寿命，也消除了对众多物联网应用来说价格高昂又不实用的电池替换。调频能量采集带来的可能性，为从内部与外部收集RF能量的概念提供了发展空间。调频范围内以及能量范围内的任何特性，只取决于热噪声(thermal noise)的自然阈值，以及收集能量装置本身的性能。
编译：Judith Cheng
(参考原文： The Next Wave of IoT Bluetooth Devices Might Not Have Batteries，by Maurizio Di Paolo Emilio；本文作者为EE Times欧洲版驻意大利技术编辑/物理学博士)
您可能感兴趣
