Progetto a componenti discreti di un circuito wake-up radio in ambito ultra-low power

L’obiettivo principale nella progettazione di una Wireless sensor Network (WSN) in ambito ultra-low power è la minimizzazione dei consumi energetici, per aumentare la durata della batteria o addirittura rimuoverla, rendendo il sistema autosufficiente. La maggior parte dell’energia in questi sistemi viene consumata dal ricevitore, che rimane acceso aspettando l’inizio di una comunicazione. Gestire le accensioni del ricevitore si rivela la tecnica migliore per abbassare il consumo energetico. Un circuito studiato per la gestione del ricevitore è la Wake-up Radio (WuR). Una Wake-up radio è un circuito con bassi consumi di potenza, dell’ordine dei uW, che analizza il canale radio e attiva il ricevitore principale solo se viene rilevato un segnale di wake-up, che può limitarsi alla semplice presenza di un segnale ad una certa frequenza o può prevedere la presenza di un indirizzo. In questo elaborato è presentata la progettazione di una Wake-up Radio a componenti discreti. In particolare ci si è concentrati sull’implementazione di una rete di indirizzamento utilizzando i componenti più efficienti presenti sul mercato. Per prima cosa si definiscono le specifiche della rete di indirizzamento e le sue possibili implementazioni; seguono poi la selezione dei componenti, la sintesi logica e infine l’analisi dei consumi. Il risultato finale è di un consumo pari a 2,1 uW in stato di riposo e 417 uW in stato di decodifica dell’indirizzo, ricavato con una frequenza di clock pari a 10KHz. Considerando la bit-rate di trasmissione dell’indirizzo di 7kbit/s e un massimo tempo di risveglio di 60ms la potenza media necessaria al funzionamento della rete è di 12 uW, paragonabile a quella ottenuta in altri progetti in letteratura.