无线传感网络结合了微电子技术、无线通信技术、嵌入式系统技术等多种技术,它将大量的传感器节点投放部署到待检测的区域中,并通过控制中心利用无线连接对所有节点进行无线组网和统一管理。这已经成为“万物互联”的一种重要的技术方案。无线传感节点需要长时间稳定、免维护的工作,这对节点的功耗提出了巨大的挑战。因此,提高传感节点能效已经成为学界和业界普遍关注的重要研究课题。本文针对无线传感节点低功耗设计的问题,从硬件电路和无线传感通信协议两个方面的低功耗设计展开研究。利用谐波控制、功放偏置智能控制两个途径,设计了高效射频功率放大器;利用时间准同步技术与时分策略减少传感节点通信碰撞概率,实现低功耗通信协议设计。主要内容如下:第一,从硬件电路的层面分析节点的射频发射电路结构,了解了发射电路的功耗特点之后,针对发射电路中功率消耗最大的功率放大器部分,通过谐波控制的思想对放大器进行谐波控制网络设计,使得功放本身具有极高的效率,然后通过单片机的控制作用使得功放能够根据输入信号的大小选择合适的偏置电压,从而在无线传感网输入信号功率多变的环境下能够获得更高的全局效率。实验证明,通过硬件的低功耗设计可以使无线节点能够节约电量,延长无线传感节点的免维护周期。第二,在无线传感通信协议方面,针对周期轮询工作的无线传感网提出了基于时间准同步技术的轮询协议;针对无线节点报警信息发送时的碰撞问题设计基于时分策略的退避算法。仿真表明,上述方案可以增加节点的休眠时间,同时避免数据通信时产生的一些不必要的能量消耗,从而降低节点的功耗。最后,针对石油管道监测的应用场景,将本文提出的软硬件设计方案应用其中并构建了一个实验验证平台,实测表明,节点的能量消耗得到了有效的降低。