RICEVITORE SUPERETERODINA FSK COMPATTO MHz Cod A

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Bianca Spada
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RICEVITORE SUPERETERODINA FSK COMPATTO 868.30 MHz Cod. 32001162A Rev. 1.1 DESCRIZIONE: ricevitore FSK supereterodina a basso costo ed elevate prestazioni con profilo ed altezza molto ridotti.

RICEVITORE DI CATEGORIA 2 in conformità allo standard europeo ETSI EN 300 220-1

= Uscita RSSI 14 = Uscita dati/uscita TTL VALORI MASSIMI ASSOLUTI Tensione di alimentazione, +Vcc, PIN 12: + 5.

1 RICEVITORE SUPERETERODINA FSK COMPATTO MHz Cod A Rev. 1.1 DESCRIZIONE: ricevitore FSK supereterodina a basso costo ed elevate prestazioni con profilo ed altezza molto ridotti. CARATTERISTICHE: ottimizzato per datarate fino a 9600 baud. Uscita RSSI proporzionale al livello di segnale ricevuto. Filtro SAW in ingresso per una forte reiezione agli interferenti. RICEVITORE DI CATEGORIA 2 in conformità allo standard europeo ETSI EN V APPLICAZIONI: sistemi di sicurezza, trasmissione dati, controlli industriali CARATTERISTICHE MECCANICHE Funzione dei piedini: 2 = GND 3 = ingresso RF (50 Ω) 7 = GND 11 = GND 12 = + Vcc 13 = Uscita RSSI 14 = Uscita dati/uscita TTL VALORI MASSIMI ASSOLUTI Tensione di alimentazione, +Vcc, PIN 12: Volt Ingresso a radiofrequenza, pin 3: + 10 dbm Tensione rispetto GND dei pin di uscita: + Vcc Temperatura di immagazzinamento: C Temperatura di funzionamento: C CARATTERISTICHE ELETTRICHE ALLA TEMPERATURA DI + 25 C Parametro Min. Tip. Max. Unità Note Tensione (+Vcc) Volt Corrente assorbita ma Frequenza operativa MHz Precisione della frequenza - ±20 - khz Sensibilità dbm Note 1 Ampiezza di banda RF 3dB khz Deviazione f demodulata ±40 khz Baud rate Baud Tempo di start-up ms Note 2 Tempo di assestamento ms Note 3 Livello logico di uscita basso GND Volt Livello logico di uscita alto +Vcc-1.3 +Vcc-1 +Vcc- Volt Carico sull uscita (pin 14) kohm Pagina 1 di 5

2 CARATTERISTICHE TIPICHE (*) Corr ente ass orbita vs. te mpe ratura ( Vcc=5,0V ) Sen sibili tà vs. te mpera tura ( BER=10e -2) RSSI in us cita vs. liv ello di ing ress o RF RSSI in uscita ( Vdc) li vell o di ing res so RF (db m) (*): tutti i grafici devono essere considerati come risultati tipici indicativi conformi alla variazione della temperatura. Nota 1: segnale voluto modulato in FM con codice pseudorandom NRZ (deviazione ±40kHz) 2.4 kbaud. Risultato a BER=10e-2 o superiore. Nota 2: tempo intercorso dall accensione alla ricezione di dati validi. Nota 3: tempo intercorso dalla presenza del segnale RF in ingresso alla ricezione di dati validi. Nota 4: tutti i parametri RF sono stati misurati con l ingresso (pin 3) collegato a una sorgente di segnali o a un carico di impedenza 50 Ohm. Pagina 2 di 5

LINEE-GUIDA PER UN CORRETTO DESIGN DEL LAYOUT DELL ALIMENTAZIONE E DEL PIANO DI MASSA NELLE APPLICAZIONI RICEVENTI Nello sviluppo di applicazioni facenti uso dei moduli Mipot, è necessario prestare

Nella seguente immagine è raffigurato un layout tipico di un PCB adatto per un ricevitore visto dal lato saldature, con evidenziata la numerazione dei pin: Nota: gli elementi punteggiati devono

3 LINEE-GUIDA PER UN CORRETTO DESIGN DEL LAYOUT DELL ALIMENTAZIONE E DEL PIANO DI MASSA NELLE APPLICAZIONI RICEVENTI Nello sviluppo di applicazioni facenti uso dei moduli Mipot, è necessario prestare una certa attenzione nel progettare il layout del piano di massa ed i percorsi di alimentazione, seguendo alcune regole generali descritte nelle seguenti sezioni. Nella seguente immagine è raffigurato un layout tipico di un PCB adatto per un ricevitore visto dal lato saldature, con evidenziata la numerazione dei pin: Nota: gli elementi punteggiati devono essere posizionati sul lato dei componenti (lato PCB opposto al layer di massa). Nota: quello in figura è un layout generale, in alcuni moduli potrebbe risultare differente (pin 1 e/o pin 15 non montati) Piano di massa: - Deve essere presente attorno all area di uscita dell antenna; - Deve coprire tutta l area attorno al modulo del ricevitore; - Il circuito deve essere realizzato su PBC a doppia faccia collegando entrambi i lati con fori passanti distanti non più 15 mm uno dall altro. Nota: le quote indicate nella foto si riferiscono ad un PCB con substrato FR4 Percorso di alimentazione: - Necessita di una buona componente DC filtrata; - Posizionare i condensatori ceramici di disaccoppiamento direttamente sui pin di alimentazione facendo attenzione ad utilizzare valori di capacità diversi su pin diversi ( nF). Linea dell antenna: - Deve essere tenuta quanto più corta possibile al fine di ridurre le perdite. Pagina 3 di 5

Quando si progettano i percorsi di alimentazione, un altro aspetto fondamentale è garantire un buon disaccoppiamento tra i circuiti digitali, RF e di potenza.

CONSIGLI PER LA SCELTA DELL ANTENNA È necessario un buon design per un antenna per ottenere le massime performance dai moduli Mipot ed raggiungere il range richiesto.

in un area che deve essere tenuta sgombra da altri componenti ed oggetti metallici. La lunghezza dell antenna può essere determinata velocemente come L[cm] = 7500/Frequenza[MHz].

necessarie alcune correzioni a seconda dello spessore, del materiale, dell eventuale rivestimento, ecc., per ottenere un dispositivo che sia accordato correttamente.

aumentare l efficienza. Esempio di antenna λ/4 per 868MHz.

4 Quando si progettano i percorsi di alimentazione, un altro aspetto fondamentale è garantire un buon disaccoppiamento tra i circuiti digitali, RF e di potenza. Di seguito è rappresentata, la struttura raccomandata del percorso di alimentazione: Rev. 1.1 Mantenere percorsi separati per: - Blocco RF; - Blocco digitale; - Blocco di potenza. CONSIGLI PER LA SCELTA DELL ANTENNA È necessario un buon design per un antenna per ottenere le massime performance dai moduli Mipot ed raggiungere il range richiesto. L antenna raccomandata è un Monopolo a quarto d onda posizionato verticalmente su un piano di massa avente raggio R L (dove L è la lunghezza dell antenna corrispondente ad ¼ della lunghezza d onda), in un area che deve essere tenuta sgombra da altri componenti ed oggetti metallici. La lunghezza dell antenna può essere determinata velocemente come L[cm] = 7500/Frequenza[MHz]. La lunghezza tipica per un antenna a quarto d onda che opera a 434MHz è 17cm (6,7 pollici), mentre per una frequenza di 868MHz, la lunghezza sarà 8,6 cm (3,4 pollici), considerando che saranno necessarie alcune correzioni a seconda dello spessore, del materiale, dell eventuale rivestimento, ecc., per ottenere un dispositivo che sia accordato correttamente. È da tenere presente che se si ha un piano di massa, l impedenza dell antenna è all incirca uguale a 35Ohm (½ impedenza di un dipolo), quindi sarà utile una rete di adattamento di impedenza per aumentare l efficienza. Esempio di antenna λ/4 per 868MHz. Se questo tipo di antenna non è utilizzabile (ad esempio, nei dispositivi portatili), sono ovviamente possibili altre soluzioni ma si deve considerare che la progettazione dell antenna varia in base alla specifica applicazione, ai materiali, alla struttura del layout ed alle dimensioni del piano di massa, pertanto si raccomanda un design specifico per ottenere la massima performance. Nella progettazione delle antenne, è utile seguire alcune considerazioni di carattere generale: - Mantenere l area prossima all antenna sgombra da altri componenti ed oggetti metallici - Evitare tracce e piani di massa vicino all area dell antenna - Ove possibile, utilizzare un vasto piano di massa avente raggio R L, dove L è la lunghezza dell antenna e posizionare l antenna al centro - Assicurare dei buoni collegamenti elettrici del layer di massa - usare un cavo coassiale da 50 Ohm con bassa perdita di inserzione se si usano connessioni lunghe. Un alternativa al design specifico dell antenna è rappresentata dall uso di alcune soluzioni che possono dare risultati soddisfacenti se scelte e dimensionate correttamente: - antenna su PCB: se le dimensioni del dispositivo lo consentono, si può avere anche un antenna a quarto d onda. Antenne Pagina 4 di 5

più corte comportano una perdita di efficienza ed un range limitato.

Se il dispositivo è portatile, l antenna può essere anche più corta per compensare l effetto del corpo umano.

determinato empiricamente avvolgendo una spirale con molte spire e riducendone il numero tagliandole fino a quando non si accorda sulla

Se quest ultima è avvolta con una spaziatura sufficientemente ridotta, può essere più corta di un decimo della lunghezza d onda.

È preferibile evitare di avere una lunga linea di trasmissione interposta tra l antenna ed il ricevitore, collegandola invece il più

- antenna a loop su PCB : si tratta di una traccia su PCB avente una estremità collegata a massa ed una collegata al dispositivo RF

5 più corte comportano una perdita di efficienza ed un range limitato. La lunghezza della traccia può essere del 10%-20% più corta del valore teorico a seconda dielettrico ed allo spessore del PCB. Se il dispositivo è portatile, l antenna può essere anche più corta per compensare l effetto del corpo umano. - antenna elicoidale: si tratta di una spirale avvolta con filo di rame, bronzo fosforoso o acciaio con un parte terminale aperta e l altra collegata al dispositivo RF. Il numero di spire dipende dal diametro della spirale, dallo spazio delle spire e dal diametro del filo metallico e pertanto può essere determinato empiricamente avvolgendo una spirale con molte spire e riducendone il numero tagliandole fino a quando non si accorda sulla frequenza operativa. La regolazione fine può essere ottenuta ampliando o comprimendo la spirale. Se quest ultima è avvolta con una spaziatura sufficientemente ridotta, può essere più corta di un decimo della lunghezza d onda. Grazie all elevato fattore di merito Q, l antenna ha un ampiezza di banda ridotta e la spaziatura delle spire ha una notevole influenza sulla performance. Per questa ragione, può essere facilmente disaccordatada oggetti prossimi, compreso il corpo umano e quindi potrebbe non essere idonea per i dispositivi portatili. Questa antenna deve avere un ottimo piano di massa e la performance è molto sensibile alla posizione rispetto al piano stesso. È preferibile evitare di avere una lunga linea di trasmissione interposta tra l antenna ed il ricevitore, collegandola invece il più possibile in prossimità del dispositivo RF. - antenna a loop su PCB : si tratta di una traccia su PCB avente una estremità collegata a massa ed una collegata al dispositivo RF tramite un circuito di accordatura (rete a pi-greco) il cui scopo è di regolare ed accoppiare la bassa parte reale dell impedenza dell antenna all uscita a 50 Ohm del dispositivo TX/RX. Si tratta dell antenna meno efficiente, con una perdita di efficienza di almeno 15-20dB rispetto all antenna quarto d onda, ma ha il vantaggio di non essere facilmente starata a causa dell effetto mano, quindi è spesso utilizzata nei trasmettitori portatili. Poiché ha un basso guadagno ed una limitata ampiezza di PCB loop antenna banda, il loop non deve avere un raggio troppo piccolo per evitare una performance con scarsa efficienza ed è necessario prestare molta attenzione nella accordatura attraverso la rete di accoppiamento. Pagina 5 di 5

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