Neuer Multiband-LSI-Baustein, optimiert für die drahtlose Kommunikation mit Smart-Metern

ML7421 bietet beeindruckend niedrige Leistungsaufnahme und Kompatibilität zu weltweiten Standards

LAPIS Semiconductor, ein Unternehmen der ROHM Gruppe, kündigt mit dem ML7421 einen Multiband-LSI-Baustein für die drahtlose Kommunikation im Sub-GHz-Bereich (Sub-1GHz/2,4GHz) an. Der neue IC eignet sich für Anwendungen, die über relativ große Übertragungsdistanzen eine geringe Leistungsaufnahme verlangen. Beispiele hierfür sind Smart Meter, Gas- und Feuermelder, intelligente Systeme für die Landwirtschaft sowie Sicherheitssysteme für Haus und Gebäude.

Der weltweit steigende Energieverbrauch erschöpft natürliche Ressourcen und erfordert eine verbesserte Energieeffizienz, um die Auswirkungen der globalen Erwärmung abzumildern. Dies hat dazu geführt, dass der Einsatz von Smart Metern seit 2015 stark zugenommen hat und in Europa Technologien wie der Wireless M-bus eingeführt wurden. Gleichzeitig gibt es einen Trend, das Erfassen und Verwalten von Sensordaten mithilfe drahtloser Netzwerke, nicht nur für die Optimierung des Energieverbrauchs und die Beleuchtung von Gebäuden einzusetzen, sondern auch für die Verbrechensbekämpfung und den Katastrophenschutz. Darüber hinaus dienen drahtlose Sensornetze zunehmend dazu, die Produktivität in Primärindustrien wie etwa der Landwirtschaft zu verbessern.

Der neue Multiband-LSI-Baustein ML7421 ermöglicht eine leistungsfähige drahtlose Kommunikation. Er deckt sowohl den Sub-1-GHz-Frequenzbereich (400 MHz bis 960 MHz) als auch das 2,4-GHz-Frequenzband ab und bietet universelle Kompatibilität. Der LSI-Baustein verfügt selbst bei sich ändernden Umgebungsparametern wie Spannungs- und Temperaturschwankungen über sehr stabile Eigenschaften für die drahtlose Übertragung. Die Temperaturschwankungen (-40°C bis +85°C) betragen bei der Sendeausgangsleistung nur 0,5dB und bei der Empfangsempfindlichkeit 1,0dB. Darüber hinaus reduzieren DC/DC-Wandler, hocheffiziente Leistungsverstärker der Effizienzklasse E und eine Prüffunktion für Hochgeschwindigkeits-Funkwellen die durchschnittliche Stromaufnahme um 15% im Vergleich zu herkömmlichen LAPIS-Produkten. Dies wiederum senkt die Leistungsaufnahme des Gesamtsystems und verlängert die Batterielebensdauer.

LAPIS Semiconductor erwartet, dass die neuen LSI-Bausteine mit niedriger Stromaufnahme und weltweiter Kompatibilität in Smart Metern und drahtlosen Netzwerken auf der ganzen Welte zum Einsatz kommen.

Wesentliche Eigenschaften

1. Multiband, stabile Eigenschaften für die drahtlose Kommunikation und weltweite Kompatabilität
Der ML7421 unterstützt sowohl den Sub-1-GHz-Frequenzbereich (400 MHz bis 960 MHz) als auch 2,4 GHz. Durch die Unterstützung des weltweit verfügbaren 2,4-GHz-Frequenzbandes kann ein einzelnes Gerät global eingesetzt werden. Darüber hinaus ist in Umgebungen mit instabiler 2,4-GHz-Kommunikation die Kommunikation im Sub-1-GHz-Bereich über große Übertragungsdistanzen möglich. Je nach Anwendung oder Umgebung lassen sich 2,4 GHz und Sub-1 GHz als Brückenkommunikation verwenden.

Der ML7421 ist in Funkstationen gemäß ETSI EN 300 200, FCC PART15 und ARIB STD-T66, T67, T108 mit mehreren Funktionen zur Paketverarbeitung basierend auf dem Wireless M-bus und IEEE802.15.4g einsetzbar. Bei Spannungs- und Temperaturschwankungen zeichnet sich der LSI-Baustein durch sehr stabile Eigenschaften für die drahtlose Kommunikation aus. Die Temperaturschwankungen (-40°C bis +85°C) betragen bei der Sende-ausgangsleistung nur 0,5dB und bei der Empfangsempfindlichkeit 1,0dB. Die Verbesserung der Delta-Sigma-ADCs ermöglicht eine flexible Datenraten-Demodulation bis zu 300kbps für den globalen Einsatz bei gleichzeitig optimierter Empfängerempfindlichkeit. Der ML7421 eignet sich für Anwendungen im Außenbereich wie Smart Meter und verschiedene IoT-Sensoren. Die stabilen Eigenschaften ermöglichen es, die Kommunikation über größere Distanzen mit Hochleistungsverstärkern weiter auszubauen.

2. DC/DC-Wandler und Prüffunktion für Hochgeschwindigkeits-Funkwellen senken die durchschnittliche Stromaufnahme
Die über viele Jahre hinweg weiterentwickelte Low-Power-Designtechnologie befähigt LAPIS Semiconductor, die durchschnittliche Stromaufnahme während des allgemeinen Sensorbetriebs um 15% zu senken (in 5-Sekunden-Intervallen sind Schlafmodus, Sender(TX)-Modus und Empfänger(RX)-Modus enthalten). Der verbesserte DC/DC-Wandler sowie der Leistungsverstärker mit der hohen Effizienzklasse E senken die Stromaufnahme im Sendebetrieb (TX) auf 27mA bei 13dBm Ausgangsleistung. Eine spezielle, sehr schnelle Prüffunktion für Hochgeschwindigkeits-Funkwellen verringert den Zeitaufwand zum Hochfahren des Empfängers, sodass sich die Gesamtzeit zum Detektieren der Empfangsfeldstärke auf ca. 1 ms verkürzt. Folglich verringert sich die Stromaufnahme drahtloser Knoten in einem Netzwerk, was wiederum die Leistungsaufnahme des Gesamtsystems reduziert und die Batterielebensdauer verlängert.

Weitere Informationen gibt es auf der Website von LAPIS Semiconductor:
http://www.lapis-semi.com/en/semicon/telecom/sub-ghz.html

Spezifikationen

Anwendungen

Smart Meter (Datensammler, Strom-, Gas-, Wärme- und Wasserzähler), IoT (Internet der Dinge) einschließlich Energiemanagementsysteme (HEMS/BEMS/FEMS)