TUTORIAL 5436
Primeros pasos con un diseño de radio
Por:
Martin Stoehr, Miembro Principal del Personal Técnico, Aplicaciones
31 de enero 2013
Resumen: El proceso de diseño de un sistema de radio pueden ser complejas y con frecuencia implica compensaciones muchos proyectos. Con un poco de visión, el equilibrio de estas características diferentes puede hacer el trabajo de diseño de un sistema de radio más fácil. Este tutorial explora estas compensaciones y proporciona detalles a tener en cuenta para aplicaciones de radio diferentes. Con un enfoque en los industriales, científicos, médicos (ISM) bandas, los temas de selección de frecuencia, de un solo sentido en comparación con los sistemas de dos vías, las técnicas de modulación, el costo, opciones de antena, influencias de fuente de alimentación, los efectos en serie, y la selección del protocolo se exploran.
Una versión similar de este artículo apareció en electronica , 21 de diciembre de 2012.
Selección de la frecuencia correcta
¿Por qué un diseñador quiere operar en la banda de 868MHz/915MHz en lugar de la parte 433.92 del espectro? En otras palabras, ¿cómo elegir cuál frecuencia a utilizar? La respuesta se ve afectada por dos consideraciones principales: o bien la aplicación cuenta con una banda tradicional y / o predefinido en el que opera, o el diseñador debe equilibrar las ventajas y desventajas de cada parámetro en el diseño para hacer la mejor selección de banda ( Figura 1 ).
Figura 1. Diseño de radio común compensaciones.
Normalmente, el parámetro más importante de un nuevo diseño está cumpliendo una serie específica para el sistema. La respuesta a "¿qué banda es la mejor opción", se simplificaría si la aplicación tiene un tamaño de antena sin restricciones y colocación, si la distancia entre los radios estaban claros de obstrucciones, y si la unidad estaban conectados a la línea de tensión de los suministros. Sin embargo, si la aplicación es un producto de consumo que debe tener una antena sin impresionar, si su señal debe atravesar las paredes de una casa, y su sistema necesita para funcionar durante varios años fuera de una pila de tipo botón, estos intercambios se vuelven más importantes.
En general, las bandas de frecuencias más bajas proporcionar mejores capacidades de alcance y son menos dependientes de la línea de visibilidad directa (LOS) de comunicación, pero en la práctica los otros impactos tienden a dominar la serie final obtenida por el sistema. Parámetros tales como el tamaño de la antena y el patrón de radiación, entorno operativo real (menos obstrucciones frente a la planificación del peor caso), y el impacto del ruido del entorno de aplicación tienden a tener la mayor influencia sobre la distancia real al sistema.
¿Qué pasa con la potencia de salida en estas bandas? ¿Cómo es que los aspectos de límite como el rango o armónicos?La potencia del transmisor puede ayudar a compensar otras deficiencias en el sistema. Sin embargo, esto debe equilibrarse con las restricciones impuestas por las autoridades reguladoras. Es muy común para empujar los límites del transmisor para compensar las pérdidas e ineficiencias en la antena y el sistema de juego.
Para profundizar en la pérdida de trayectoria en sistemas RKE, consulte la nota de aplicación 3945, " Pérdida en el trayecto en sistemas remotos de entrada sin llave ". Para ayudar a calcular y planificar el alcance de un sistema (link budget), consulte la nota de aplicación 5142, " Radio Presupuesto Link-Cálculos para ISM-Productos RF ", y su hoja de cálculo Enlace relacionado Presupuesto.
One-Way y Sistemas de dos vías
Todavía existe una amplia gama de aplicaciones que requieren solamente un sistema de comunicación de un solo sentido.Por ejemplo, acciones como desbloquear una puerta del coche o abrir las persianas de la ventana en una casa no requieren ningún tipo de wireless retroalimentación. Debido a esto, siempre habrá una necesidad de simple, rentable, la comunicación inalámbrica de un solo sentido.
Aunque un formato de una sola dirección de comunicación es probable que siempre encuentran un mercado, la necesidad de un seguimiento, retroalimentación, interacción de visualización de estado y otros usuarios va en aumento. Así, el sistema de un solo sentido puede tendencia a un completo transceptor disposición. Por ejemplo, en un sistema de entrada remota sin llave, el usuario lo desea, puede asegurarse de que su vehículo está bloqueado, o en el caso de ajustar las persianas de la ventana en una casa, el usuario puede querer saber lo que el aire de temperatura está en la ventana.Estos son ejemplos de una simple forma de tecnología que podrían migrar a una aplicación de dos vías.
Modulación
Hay muchos estilos de modulación desde el que seleccionar en las bandas ISM. Los diseñadores tienden a gravitar hacia ASK en las bandas bajas (porción <470MHz de la IEEE ® banda UHF), debido a su facilidad de uso y porque el hardware tiende a ser menos costoso. Alternativamente, FSK hecho una salida en la banda baja con sistema neumático de control de presión-(TPMS) aplicaciones, sino que se encontró que era menos propenso a los efectos perjudiciales del entorno de aplicación (un neumático que gira en una rueda tiende a causar la modulación de amplitud (AM)). Cualquier forma de AM utiliza un lineal método de demodulación, por lo que una gran cantidad de ruido se hace a través del sistema, mientras que un sistema FM tiene una mejor relación señal-ruido ( SNR ) con modulación más amplia (200 kHz en un estándar de canal de FM). Sin embargo, FM pierde enganche con la portadora rápidamente más allá de un umbral de sensibilidad determinado (cascada).
FSK se utiliza de manera más prominente en la banda alta (parte> 470MHz de la IEEE banda UHF), debido a la necesidad de satisfacer las especificaciones más estrictas normativas. Ejecución de una forma de frecuencia de base de la modulación permite que el transmisor funcione como una señal de CW, que recorta los efectos patadas sufrido de convertir un PA y desactivar (ASK o OOK). Bandas de frecuencias superiores (> 1 GHz, comúnmente L, S y C-Bands definidos por el IEEE) tienden a utilizar métodos más sofisticados de modulación, sobre todo debido al hacinamiento en esas frecuencias. Esto a su vez requiere un mejor co-canal rechazo de interferencias.
Costo
Otra fuerza impulsora en ISM diseño del sistema de radio es la necesidad de un funcionamiento barato pero fiable. La mayor parte de la cartera Maxim de ISM radios disponibles proporciona pequeños dispositivos integrados con pocos componentes periféricos y huellas relativamente pequeños. Transmisores disponibles tienden a ser muy simple-bajo recuento de pin-circuitos que requieren sólo la interconexión rudimentario de los datos a transmitir, más algún menorimpedancia a juego y los componentes comunes de condensadores de desacoplamiento. Del mismo modo, los receptores tienden a mantener la lista de materiales (BOM) componente recuentos bajos, al tiempo que permite suficiente flexibilidad para el diseñador del sistema para hacer ajustes para satisfacer las necesidades de una aplicación particular. Placa de circuito impreso (PCB) se reducen los costes con pequeña Circuitos integrados de huella, listas de materiales pequeños, y sin requisitos especiales para más de dos capas de la pila-ups. Más allá de la junta y el costo de componentes periféricos, los únicos otros componentes externos necesarios son una antena y una batería (para los no-line-tensión de los sistemas).
Antena
Propiedades físicas de la antena, tales como el tipo, tamaño, forma y orientación, puede tener un gran impacto en el diseño y la eficacia de un sistema. Como factor de forma puede ser un obstáculo importante en cualquier aplicación ISM, estas propiedades pueden dictar qué banda de frecuencia se elige y, en definitiva, lo que se usa la radio.
Antenas tomar muchas formas, desde los monopolos 1/4λ simples y dipolos 1/2λ, para recorrer, F, y otros. Ellos también pueden ser clasificados como de campo E o M de campo, dependiendo de la forma de modelo actual que utilizan. Diseño de la antena puede ser una forma de arte en sí misma. El primer paso en la selección de una antena es para determinar el mayor longitud dimensional permitida dentro de las limitaciones de la aplicación y si desea utilizar una "huella" o una antena conectada físicamente. Tabla 1 proporciona geometrías relevantes de antena sobre la base de la banda de interés:
| Tabla 1. Geometrías de antena | ||||||
| f (MHz) | λ (m) | λ / 4 (cm) | λ / 4 en FR4 (cm) | Apertura Tamaño (cm ²) | Campo cercano reactivo (cm) | Campo lejano (m) |
| 260 | 1,153 | 28,83 | 16,72 | 1058 | 18,35 | 2,31 |
| 300 | 0,9993 | 24,98 | 14,49 | 795 | 15,90 | 2,00 |
| 315 | 0,9517 | 23,79 | 13,80 | 721 | 15,15 | 1,90 |
| 330 | 0,9085 | 22,71 | 13,17 | 657 | 14,46 | 1,82 |
| 434 | 0,6907 | 17,27 | 10,02 | 380 | 10,99 | 1,38 |
| 435 | 0,6892 | 17,23 | 9,99 | 378 | 10,97 | 1,38 |
| 470 | 0,6379 | 15,95 | 9,25 | 324 | 10,15 | 1,28 |
| [868] | 0,3454 | 8,63 | 5,01 | 95 | 5,50 | 0,691 |
| 902 | 0,3324 | 8,31 | 4,82 | 88 | 5,29 | 0,665 |
| 915 | 0,3276 | 8,19 | 4,75 | 85 | 5,21 | 0,655 |
| 928 | 0,3231 | 8,08 | 4,68 | 83 | 5,14 | 0,646 |
Traza antenas en FR4 "encogen" por el dieléctrico debido a bordo 0,58, campo cercano reactivo se calcula como λ / 2 π , campo lejano es 2λ, y la apertura es para una antena isotrópica sin pérdidas ² λ / 4 π .
Con base en la Tabla 1, debe ser evidente que antenas más pequeñas se pueden utilizar de manera eficiente en las bandas de frecuencias más altas. Sin embargo, hay un límite superior para este proceso: como el tamaño físico de los encoge de antena, también lo hace la abertura. Se produce una abertura más pequeña en menos energía que se transfiere desde la antena hasta el medio ambiente y viceversa.
Algunos consejos básicos a tener en cuenta al seleccionar un diseño de antena:
- El material dieléctrico de un tablero de acortar la longitud efectiva de una antena de seguimiento.
- Antenas de bucle generar un campo magnético, mientras que otros "antenas" antenas de generar un campo eléctrico.
- Antenas magnéticas (loops) son menos susceptibles a la entorno de campo cercano (por ejemplo, la mano de un usuario en un control remoto).
- La antena de plano de tierra (contrapeso) distancia y orientación puede afectar grandemente el patrón de radiación.
Para una discusión más profunda de ISM antenas, consulte la nota de aplicación 3401, " Coincidencia de 300MHz a 450MHz Maxim Transmisores para antenas de bucle pequeño , "Nota de aplicación 3621," antenas de bucle pequeños: Parte 1-Simulaciones y teoría aplicada ", y la nota de aplicación 4302, " Las antenas pequeñas para 300MHz a 450MHz transmisores ".
Fuente de alimentación
Los métodos y las fuentes de alimentación del sistema de radio puede ser tan numerosos como las aplicaciones en las que se han diseñado. Suministros comunes incluyen línea de CA de voltaje, baterías de coche (12V) y autobuses 5V automotrices, baterías de litio (3V), baterías multicelulares alcalinas (1,5 V), células recargables (1.2V), las fuentes de energía cosechada, y más. En la mayoría de los casos, el transmisor se ejecuta desde una fuente y el receptor de otro (tal como una célula de litio en el TX y bus de 5V del automóvil para la RX). Con estas configuraciones, la más común de fuente de alimentación desventaja es la vida de la batería en un transmisor (o transceptor) versus la potencia de salida del PA. Al centrarse en las baterías, se recomienda utilizar el transmisor altamente eficiente y circuitos de recepción, junto con un protocolo bien disciplinado. Duración de la batería debe ser considerada en todos los aspectos del sistema, tales como el tiempo de inicio del circuito de radio, el uso de microcontrolador, encendido / apagado del ciclo de trabajo, la eficiencia PA, niveles utilizables tensión, receptor "escuchar" de alimentación y el sueño de la corriente de todos los circuitos .
Radios Maxim ISM son algunos de los más eficientes, partes más bajas de drenaje actuales en el mercado. Cuadro 2 se presenta un resumen de la fuga de los transmisores ISM actual del público:
| Tabla 2. ISM drenaje Emisor actual | |||||
| Parte | Mod | TX 315MHz Corriente (mA) | TX 434MHz Corriente (mA) | TX 915MHz Corriente (mA) | Corriente del sueño (mu A) |
| MAX1472 | ASK | 9,1 | 9,6 | - | 0,005 |
| MAX1479 | ASK | 6,7 * | 7,3 * | - | 0,0002 |
| FSK | 10,5 * | 11,4 * | - | ||
| MAX7032 | <12,5 * | <6,7 | - | <0,8 | |
| MAX7044 | ASK | 7,7 † | 8,0 † | - | 0,04 |
| MAX7049 | ASK | 16 * | 16 * | 16 *, 27 ‡ | <0,35 |
| FSK | 21 * | 21 * | 21 *, 41 ‡ | ||
| MAX7057 | ASK | 8,1 * | 8,5 * | - | <1,0 |
| FSK | 12,2 * | 12,4 * | - | ||
| MAX7058 | ASK | 8,0 * | 8.3 * (390MHz) | - | <1,0 |
| MAX7060 | ASK | 12,5 * | 14,2 * | - | <0,05 |
| FSK | 19 * | 25 * | - | ||
Niveles de 3.0V de alimentación, 50% ciclo de trabajo para ASK, * a +10 dBm, † a +13 dBm, ‡ a +15 dBm.
Inherentemente los transmisores FSK se drenará más actual porque la señal es "siempre en" durante una transmisión (porque se codifican los datos en la frecuencia de la señal). Por el contrario, un transmisor ASK convierte el PA dentro y fuera, así que durante el "off" y encienda el sistema no utiliza tanta corriente. La importancia de la fuga de corriente se hace más evidente cuando se compara con las baterías que le proporcionarán la corriente. Cada fabricante ofrece información sobre las dimensiones de la batería, capacidades y modelos de uso. Información de la batería común se muestra en la Tabla 3 .
| Tabla 3. Especificaciones comunes de baterías | |||||
| Batería | Tecnología | Nom Voltaje (V) | Capacidad ( mAh ) | Ø / Grueso (milímetro) | Peso (g) |
| A27 | Alcalino | 12 * | 22 | 8.0/28 | 4,4 |
| 394 | Óxido de plata | 1,55 | 63 | 9.4/3.5 | 1,1 |
| A312 | Zinc - Aire | 1,4 | 160 | 7.9/0.5 | 3,6 |
| CR2032 | Litio | 3,0 | 225 | 20/3.2 | 2,9 |
| CR2450 | Litio | 3,0 | 620 | 24.5/5.0 | 6,8 |
| CR3032 | Litio | 3,0 | 500 | 30/3.2 | 6,8 |
| CR2 | Litio | 3,0 | 850 | 15.6/27.0 | 11 |
| AAA | Alcalino | 1,5 | 1000 | 10/44 | 11 |
| AAA | NiCd | 1,2 | 250 + | 10/44 | 9,5 |
| AAA | NiMH | 1,2 | 550 + | 10.5/44 | 13 |
| 9V | Alcalino | 9 † | 550 | 25,5 x 16,5 x 46 | 46 |
| AA | Alcalino | 1,5 | 2500 | 14/50 | 23 |
| AA | NiCd | 1,2 | 600 + | 14/50 | 22,7 |
| AA | NiMH | 1,2 | 1500 + | 14.5/50 | 26 |
| CGR18650 | Li-Ion | 3,6 | 2250 | 18.6/65 | 45 |
| C | Alcalino | 1,5 | 7 + Ah | 25/49 | 70 |
| D | Alcalino | 1,5 | 16 + Ah | 34/60 | 141 |
| Automotor | Plomo - ácido | 12 ‡ | 40 + Ah | Vario | Vario |
Además de medir el consumo de corriente de los circuitos, otro impacto en la vida de la batería es la tasa de auto-descarga. Para los tipos de pilas usadas en aplicaciones ICM, esta tasa está fuertemente ligada a la tecnología utilizada (Tabla 4 ).
| Tabla 4. Batería índice de autodescarga | ||||
| Tecnología | Ánodo | Cátodo | Electrólito | Auto-descarga (% / mes) |
| Litio | Li | MnO 2 | LiClO 4 | <0,08 |
| Alcalino | Zn | MnO 2 | KOH | <0,17 |
| Óxido de plata | Zn | Ag 2 O | NaOH / KOH | <0,17 |
| Li-ion | LiCoO 2 | LiC 6 | Li Sal (var) | 2-3 |
| Plomo - ácido | PbO 2 | PbO 2 | H 2 SO 4 | ~ 6 |
| Zinc - Aire | Zn | O 2 | Zn | ~ 8 (expuesta) |
| NiCd | NiOOH | CD | KOH | 15-20 |
| NiMH | NiOOH | (Var) | KOH | ~ 30 |
Litio (Li +) baterías son las más populares para los dispositivos de consumo pequeños, debido a su tamaño compacto y larga vida (baja auto-descarga). Otros factores que influyen en la selección de la batería son la velocidad de descarga máxima y la temperatura de almacenamiento y uso. A pesar de que estas baterías pueden proporcionar voltajes estables para una mayoría de su tiempo de vida, cada tecnología sufre de una forma de fundido de tensión causado por un aumento gradual de la serie de la resistencia dentro de la célula (la resistencia interna (IR)). Esta decoloración se utiliza a menudo para especificar la tensión mínima de funcionamiento de una radio. Sin embargo, cuando las baterías de litio alcanzar el 90% de su tensión nominal, la corriente útil restante comienza a llegar a su límite también.
Por ejemplo, cuando una batería CR2032 se ha utilizado para 200mAh, la resistencia interna normalmente duplica a partir del valor nominal de aproximadamente 15Ω a aproximadamente 30Ω, mientras que las caídas de voltaje de 3,0 V a 2,8 V.Hay comúnmente una rodilla alrededor 225mAh donde el IR de la batería alcanza aproximadamente 50Ω y del nivel de alimentación cae a aproximadamente 2.3V. Por el momento se drena la capacidad de apagado a 240mAh, la resistencia interna puede ser más de 120Ω, y la tensión por lo general ha caído por debajo de 1.8V. Así, la caída de tensión es un aspecto menos crítico de la vida de la batería que la pérdida completa de la capacidad actual.
Alcance
El rango previsto de sistema es altamente dependiente de muchos factores, en particular la frecuencia de funcionamiento, la potencia de salida del transmisor, las eficiencias de la antena, y la sensibilidad del receptor. Obstáculos, el movimiento, e incluso las condiciones atmosféricas pueden influir mucho en la distancia de operación, pero éstas son variables fuera del control de un diseñador del sistema. Por lo tanto, la planificación de los entornos más desfavorables por lo general limita las opciones de diseño de potencia de transmisión, selección de la antena y de la sensibilidad RX.
Potencia de salida del transmisor puede tener el mayor impacto en el alcance del sistema. A menudo, la potencia más alto de lo permitido es utilizado desde el PA para compensar las eficiencias de antena pobres, debido al menor que geometrías 1/4-wave, especialmente en las bandas bajas que la eficiencia de antena puede ser inferior a 10% (clave tamaños fob ). Es particularmente importante para permanecer dentro de los requisitos reglamentarios de la región objetivo de la operación. Más potencia puede permitirse si el ciclo de servicio del transmisor varía de acuerdo con los órganos de gobierno.
Cuando se selecciona un PA sobre la base de la potencia de salida, recuerde:
- A mayor potencia de salida requiere mayor corriente de suministro.
- Las bandas de frecuencia más altas requieren una mayor corriente de funcionamiento (comúnmente debido a PLLactual).
- Mayor potencia de salida puede afectar los límites reglamentarios, como la energía radiada máxima, ocupado ancho de banda y la potencia armónica.
La Tabla 5 resume las capacidades de transmisores Maxim ISM.
| Tabla 5. Capacidades ISM Transmitter | ||
| Parte | Bands (MHz) | Energía típica TX (dBm ) |
| MAX1472 | 300 hasta 450 | 10 |
| MAX1479 | 300 hasta 450 | 10 |
| MAX7032 | 300 hasta 450 | 10 |
| MAX7044 | 300 hasta 450 | 13 |
| MAX7049 | 288 hasta 945 | 15 (ajustable) |
| MAX7057 | 300 hasta 450 | 10 |
| MAX7058 | 315/390 (300 a 450) | 10 |
| MAX7060 | 280 hasta 450 | 10, 14 * |
Todas las especificaciones de potencia se excita una carga 50Ω e incluyen la pérdida filtro coincidente / armónica.
* Con alimentación de 5V.
En el lado receptor del sistema, la sensibilidad es el gobernador abrumadora de gama obtenible. Similar a la sección de transmisión, un receptor que puede seleccionar una señal con 3dBm menos potencia puede ser capaz de compensar una antena mal o un entorno de enlace pobre.
Cuando se selecciona la sensibilidad de un receptor, recuerde:
- Generalmente los receptores tienen una mejor sensibilidad para modulación ASK.
- Receptores típicamente presentan una mejor sensibilidad para frecuencias más bajas.
- El tipo de datos tiene un impacto notable en la sensibilidad con números mucho mejores para velocidades bajas.
La Tabla 6 resume las especificaciones de los receptores de Maxim ISM sensibilidad.
| Tabla 6. ISM Especificaciones Sensibilidad del receptor | |||
| Parte | Mod | 315MHz RX Sensibilidad (dBm) | 434MHz RX Sensibilidad (dBm) |
| MAX1470 | ASK | -115 | -110 |
| MAX1471 | ASK | -116 | -115 |
| FSK | -109 | -108 | |
| MAX1473 | ASK | -118 | -116 |
| MAX7032 | ASK | -114 | -113 |
| FSK | -110 | -107 | |
| MAX7033 | ASK | -118 | -116 |
| MAX7034 | ASK | -114 | -113 |
| MAX7036 | ASK | -109 | -107 |
| MAX7042 | FSK | -107 | -106 |
Todas las sensibilidades que figuran como "potencia media". "Potencia de la portadora promedio" sería 3dB inferior y "potencia de pico" sería 3dB superior.
Protocolos
Selección de un protocolo para su aplicación puede ser la etapa final del diseño del sistema o el punto de partida, dependiendo de la aplicación. Protocolos de gobernar cómo las radios intercambiarán información y se incluyen parámetros tales como la telefonía ( analógica de audio) los requisitos, datos / estructura poco, los métodos de codificación, handshaking procesos de cambio, y las disciplinas de la red para el intercambio de las ondas. Existen muchos protocolos estándar para elegir y como se acaba de muchas formas propias de comunicación. Por lo general, el parámetro de diseño que tiene el mayor impacto en la selección del protocolo es la de si un sistema de un solo sentido o de dos vías está siendo utilizado. Dos vías sistemas tienden a ser más complicada, debido a la necesidad de negociar las ondas y evitar colisiones entre los nodos de radio diferentes.
Aplicaciones comunes
Varias aplicaciones tienden a agruparse en dirección de la comunicación específico, las frecuencias y las técnicas de modulación debido a sus requisitos comunes o limitaciones. Tabla 7 resume los típicos modelos de uso basados en la aplicación y proporciona una guía para las frecuencias y los métodos de modulación se encuentran comúnmente en cada aplicación:
| Tabla 7. Aplicaciones comunes | |||||
| Aplicación | Dirigir | Frecuencia | Modulación | Notas | |
| Automotor | Entrada a control remoto sin llave (RKE) | 1-manera | 315MHz, 434MHz | ASK | Después de sistemas de comercialización y de alta gama de automóviles de lujo se están moviendo hacia la comunicación de dos vías para proporcionar información al usuario, además de la función de RKE. |
| Entrada pasiva sin llave (PKE) | 2-vías | 125 kHz, 13,56 | ASK | - | |
| Tire-control de la presión del sistema (TPMS) | 1-manera | 315MHz, 434MHz | FSK | - | |
| Para puertas de garaje (GDO) | 1-manera | 315MHz, 390MHz | ASK | El Ejército de los EE.UU. utiliza 390MHz en ciertos lugares, como por ejemplo 315 MHz se utiliza para cubrir aquellas áreas | |
| Cobro de peaje electrónico (ETC) e identificación automática de vehículos (AVI) | 1-manera | - | - | - | |
| Wireless OBDII | 1-manera | 315MHz, 434MHz | ASK | Monitorear las condiciones de mantenimiento, los hábitos de conducción, etc | |
| Lectura automática de medidores (AMR ) | Contador de agua | 1-manera | 470MHz, 868MHz, 915MHz | FSK | AMR es un campo cada vez mayor de automatización para grandes empresas de servicios y la industria de metros de fabricación. Es un subconjunto de las redes de sensores (HAN, NAN, malla de red), colector / concentrador de estructuras, etc |
| Contador de gas | 1-manera | 868MHz, 915MHz | FSK | - | |
| Eléctrica metros | 2-vías | 868MHz, 915MHz | FSK | De vez en cuando concibió como un "coleccionista" para una red de área de hogar (HAN) | |
| Automatización del hogar (HA) | Control remoto inalámbrico | 1-manera | 434MHz | ASK, FSK | Reemplazo IR, sistemas AV, set-top boxes, controles multisala, transmisión inalámbrica de datos (canal de control) |
| Iluminación | 1-manera | 390MHz, 418MHz, 434MHz | ASK | Iluminación ambiental, en coordinación con AV | |
| De control del motor | 1-manera | 434MHz | ASK | Pantallas de proyección, persianas / persianas, coordinados con HVAC | |
| Seguridad / fuego | 1-way 2-vías | 345MHz, 434MHz | ASK | - | |
| GDO | 1-manera | 315MHz, 390MHz | ASK | Puerta de apertura, la seguridad calzada | |
| Heat asignación | 1-manera | - | - | - | |
| Contro de energía | 2-vías | - | - | Los termostatos programables, medidor de vatios-pantallas | |
| Las estaciones meteorológicas caseras | 1-manera | - | - | La teledetección | |
| RFID | Producto de seguimiento | 2-vías | 915MHz, 2.45GHz, 5.8GHz | ASK, FSK, BPSK | - |
| Tren de camiones | 2-vías | 915MHz, 2.45GHz, 5.8GHz | ASK, FSK, BPSK | - | |
| Las redes inalámbricas | Bluetooth LE | 2-vías | 2.45GHz | FHSS | IEEE 802.15.1 |
| Wi-Fi | 2-vías | 2,45 GHz, 5 GHz | DSSS,FHSS , OFDM | IEEE 802,11 | |
| Vida Silvestre de seguimiento | Terreno / acuático / aire | 1-manera | 410MHz | PSK | ARGOS sistema de satélites |
Compensaciones
Cada aplicación, el mercado, y el diseño será diferente y por lo tanto cada uno tendrá diferentes prioridades. Tabla 8resume las ventajas y desventajas encontradas por diversos diseñadores de los sistemas de radio ISM y ofrece sugerencias para bandas de trabajo y la modulación.
| Tabla 8. Operativos Compensaciones Band | ||||
| Prioridad | Banda | Modulación | Razonamiento | Compensaciones |
| Alcance | Bajo, medio | ASK | Suponiendo una gran antena, las frecuencias más bajas permiten una mejor sensibilidad RX.ASK comúnmente tiene mejor sensibilidad RX de FSK. Banda media reglamento permite una mayor potencia radiada TX. | Costo, duración de la batería, el tamaño, la sencillez, DR, IR |
| Costo | Baje | ASK | Circuitos pequeños y simples. ASK es una modulación preferido para un simple TX. ASK fichas RX tienden a requerir la menor cantidad de componentes periféricos. | Alcance, duración de la batería, DR, IR, la tolerancia |
| Duración de la batería | Baje | ASK | Baje el consumo de corriente en las frecuencias de operación más bajos, tanto para el TX y RX proporciona una mayor vida útil de una fuente limitada. ASK sólo requiere un% ciclo de trabajo frente a las transmisiones constantes para FSK. | Alcance, costo, LOS, sencillez, DR, IR |
| Tamaño | Medio | - | Si el tamaño incluye la antena, entonces las bandas 868MHz/915MHz son el mejor objetivo porque las antenas pequeñas se puede utilizar con tamaños de apertura razonables y longitudes eléctricas. Si no hay ninguna restricción a la antena, a continuación, consulte la sección "Costo" prioridad. | Range, LOS |
| Línea de visión directa (LOS) / obstáculos | Baje | FSK | Las frecuencias más bajas penetrar obstáculos, dobla alrededor de los objetos más fácilmente, y sufren una menor absorción de las frecuencias más altas. FSK está menos influenciado portrayectos múltiples cambios de amplitud y posibles causados por el movimiento (ejemplo TPMS). | Duración de la batería, el tamaño |
| Sencillez | Baje | ASK | ASK es un esquema de modulación más fácil y más tolerante de manejar. Grandes longitudes de onda (frecuencias bajas) están menos influidos por la junta directiva y los tamaños de los componentes. | Alcance, duración de la batería, DR, IR, la tolerancia |
| Velocidad de datos (DR) | Superior | FSK, PSKde espectro ensanchado | Las mayores tasas de datos se requieren mayor ancho de banda para el funcionamiento y los requisitos reglamentarios son más fáciles en las bandas más altas. Alta tasa de datos, de espectro ensanchado , y las bandas altas, requieren más corriente de operación. Abertura más pequeña y mayor ancho de banda impacta negativamente en el rango. | Alcance, costo, duración de la batería, la sencillez |
| Rechazo de interferencias (IR) | Medio, Superior | Spread espectro | Modulación de espectro expandido rechaza transportistas y otras interferencias muy bien.Los anchos de banda más amplios necesarios para el funcionamiento están disponibles en las bandas altas. | Alcance, costo, duración de la batería, la sencillez |
| Tolerancia de frecuencia | Baje | - | Lo más importante en las bandas superiores.Más estrecho filtros IF proporcionará una mejor sensibilidad y un mayor alcance. Exactitud de frecuencia absoluta es más fácil de obtener en bandas inferiores. TCXO son más caros que los cristales estándar. | El costo, sencillez |
Directrices
Todos los productos de radio ISM ofrecidos por Maxim incluyen un buen circuito aplicación típica en la hoja de datos del producto. Estos circuitos ofrecen un buen lugar para comenzar para el diseño de un sistema. Cuando la construcción de un esquema de transmisores, normalmente los únicos componentes necesarios otros son un microcontrolador o interfaz de codificador simple, una red de adaptación de antena, y alguna forma de fuente de alimentación. Para los receptores, una serie de circuitos sintonizados tendrá que estar configurado para la frecuencia de interés y el tipo de datos, además de la interfaz de microcontrolador o de un descodificador y el sistema de suministro de energía. Una vez que el esquema está listo, tenga en cuenta que la mayoría de los problemas de diseño se encuentran en los sistemas de RF se puede remontar de nuevo a un mal diseño de la PCB. Leyendo sobre las cuestiones críticas más comunes a evitar en el diseño de la PCB puede ahorrar algo de tiempo en la prueba y depurar las fases de desarrollo del sistema. Consulte tutoriales 4636, " Evita "problemas comunes" de diseño de PC en ISM-RF Productos ", y 5100," Pautas de diseño generales para la RF y los PCB Mixed-Signal "para obtener más información.
Para los transmisores de Maxim ISM asegúrese de consultar las notas de aplicación:
Nota de aplicación 1954, " Diseño de juego de salida-Networks para el MAX1472 ASK Transmitter "
Nota de aplicación 3401, " Coincidencia de 300MHz a 450MHz Maxim Transmisores para antenas de bucle pequeño "
Para los receptores de Maxim ISM, consulte las siguientes notas de aplicación:
Nota de aplicación 1017, " Cómo elegir un oscilador de cristal de cuarzo para el receptor superheterodino MAX1470 "
Nota de aplicación 1830, " Cómo ajustar la antena y Match Circuito MAX1470 "
Nota de aplicación 3671, " la fragmentación de datos Técnicas de UHF ASK Receptores "
IEEE es una marca de servicio registrada del Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.
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