RFIC-Entwicklung

RFicient® - Ultra-Low-Power-Technologie für das Internet der Dinge

RFicient® ist die Lösung für Funkanwendungen, die ohne hohen Wartungsaufwand eine Betriebsdauer von mehreren Jahren gewährleisten sollen. Die Ultra-Low-Power-Empfängertechnologie RFicient® ermöglicht eine kontinuierliche Erreichbarkeit von Funkknoten in verschiedenen Frequenzbändern. Ohne Mikrocontroller und mit einem Stromverbrauch von unter 3 µA können mobile Anwendungen nun bis zu 10 Jahre betrieben werden. Die besonders kurze Reaktionszeit in Millisekunden ermöglicht zudem Echtzeitanwendungen. Somit ist dieser neuartige und effiziente RF-Lösungsansatz für einen Einsatz im Bereich des Internet der Dinge prädestiniert.

Die Innovation

Entwickelt wurde der integrierte Ultra-Low-Power-Funkempfänger für ISM-Bänder in Standard-CMOS-Technologie. Die aktuellen Prototypen, die auf einer 130-nm-CMOS-Technologie basieren, arbeiten bei 868 MHz und 2,4 GHz und erreichen eine Empfindlichkeit von -80 dBm. In der Standard-Konfiguration beträgt der Stromverbrauch bei einer Datenrate von 1 kbit/s nur 3 µA bei einer Reaktionszeit von 30 ms. Neben dem reinen Wake-Up-Betrieb können codierte Daten empfangen werden. Außerdem können bestimmte Funkknoten mit einer 16-Bit-Adresse selektiv aufgeweckt werden.

Ihre Vorteile

Mit RFicient® erreichen Funksysteme eine deutlich längere Betriebsdauer. Dabei können Stromverbrauch und Datenrate in weiten Bereichen gewählt werden. Das gewährleistet einen jahrelangen Batteriebetrieb oder einen völlig autarken Betrieb mit Energy Harvesting. Funktionen und Frequenzbänder können speziellen Kundenwünschen angepasst werden. Wir stellen RFicient® als IP zur Verfügung, das sich auf eine breite Basis von CMOS-Technologien portieren lässt.

Einsatzbereiche

IoT-Anwendungen erfordern eine schnelle Reaktionsfähigkeit bei niedrigem Energieverbrauch und minimalen Kosten. Die Fraunhofer-Technologie RFicient® setzt bei genau diesem Problem an und ist die Lösung für zahlreiche Funkanwendungen. Der ULP-Funkempfänger kann daher in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, z. B. für die Gebäudeautomatisierung, intelligente Beleuchtung, elektronische Etiketten, Fernwartung und Fernsteuerung sowie allgemein in drahtlosen Sensornetzen.

Technische Details der Standard-Konfiguration RFicient®Basic:

  • Permanente Überwachung des Funkkanals:
    Multiband Sub 1 GHz, 433 MHz, 868 MHz, 2,4 GHz
  • Stromverbrauch: < 3 µA bei 1,8 V (1kbit/s)
  • Empfindlichkeit: -80 dBm
  • Betrieb ohne Mikrocontroller
  • Erkennung von zwei unabhängigen Aufweckmustern
  • FEC-kodierter Datenempfang
  • Selektives Aufwecken mit 16 Bit-ID
  • CMOS-IP-Prototypen

Für spezifische Anwendungsbereiche entwickeln wir neben RFicient®Basic auch Ultra-Low-Power-Lösungen zur stromsparenden Lokalisierung von mobilen Funkknoten (RFicient®Locate), zur dezentralen Erfassung von Funksignalspektren (RFicient®Scan) sowie zur effizienten Detektion von Funksignalen bestimmter Funkstandards (RFicient®Spot).

RFicient®Locate

  • Triband ULP Receiver:
    433 MHz, 868 MHz, 2,4 GHz
  • Stromverbrauch: < 3 µA
  • RSSI-basierte Indoor-Lokalisierung für
    - Logistik
    - Industrie 4.0
 

RFicient®Scan

  • Kontinuierliche Breitband-HF-
    Überwachung: 380 MHz – 950 MHz
  • Stromverbrauch:
    20 µA @ 61 Frequenzpunkten
  • Frequenz-Sweep < 1,8 ms,
    61 Frequenzpunkte
  • Integrierte Statistik der Bandnutzung:
    - Kurzfristig ~ 1 Minute
    - Langfristig ~ 12 Stunden

RFicient®Spot

  • Kontinuierliche 2,4-GHz-ISM-Band RF-Überwachung:
    2400 MHz – 2500 MHz
  • Stromverbrauch: typ. 20 µA @ 1,8 V
  • Funkstandard-Erkennung:
    - Bluetooth®
    - Wi-Fi®
    - ZigBee®
    - WirelessHART®
  • Standard-Erkennungsdauer: < 1 s

Download

 

Broschüre

RFicient® - Ultra-Low Power Technology for the Internet of Things

 

Fact Sheet

RFicient® als IP

 

Whitepaper

RFicient® ULTRA-LOW POWER RECEIVER Unleashing the full potential of IoT