En la práctica, las aplicaciones de radio a menudo requieren largo alcance, tanto en espacios interiores como exteriores. En Europa, estas aplicaciones se suelen implementar en rangos de frecuencias inferiores a GHz que no requieren licencia, como 433 MHz o 868 MHz. Dado que en estas bandas de frecuencias predominan las características de atenuación baja debido a las bajas frecuencias, se pueden conseguir rangos más largos que en la banda de frecuencias de 2,4 GHz con niveles de transmisión comparables.
No obstante, esta ventaja queda contrarrestada por dos desventajas de estas bandas de frecuencias:
● El ciclo de trabajo legalmente permitido. Por ejemplo, la duración de la transmisión está limitada a 1 % (es decir, 36 segundos por hora).
● El hecho de que las bandas de frecuencias inferiores a GHz no están armonizadas en todo el mundo.
Especialmente esto último puede ocasionar enormes costes para obtener la aprobación de radio requerida fuera de Europa.
Debido al requisito de rangos más largos, especialmente en aplicaciones de automatización doméstica, como iluminación, calefacción, sistemas de cierre, climatización y contadores de servicios públicos, a menudo se desarrollan aplicaciones en el rango de frecuencias inferiores a GHz. La limitación del ciclo de trabajo se acepta debido a que, por su naturaleza, la aplicación raramente transmite datos o la frecuencia de transmisión de la mayoría de dispositivos con alimentación por batería está limitada por la capacidad de la propia batería.
El módulo de radio iM282A de 20 mm × 25 mm tiene que estar en modo de transmisión pura, si el microcontrolador está en modo de ahorro de energía, la potencia de salida es de tan solo 25 mA con 8 dBm, 9 mA si está en recepción y muy por debajo de 1 μA en modo de ahorro de energía.
Por lo tanto, sigue presentando la desventaja del coste de la aprobación de un producto de radio. El rango de frecuencias inferiores a GHz es una especie de amalgama de elementos distintos a nivel mundial, ya que los rangos de frecuencias y los requisitos legales varían de una región a otra. La banda de 2,4 GHz, por el contrario, está armonizada en todo el mundo y ofrece una alternativa más favorable en términos de aprobación. Asimismo, las aplicaciones en el rango de frecuencias de 2,4 GHz no están sujetas a restricciones del ciclo de trabajo.
Wi-Fi, Bluetooth y Zigbee son ejemplos de tecnologías inalámbricas populares que operan en esta banda de frecuencias. Pero sin un incremento adicional, solo se pueden alcanzar rangos de unas decenas de metros. Para requisitos de rangos más largos, se necesitan redes inalámbricas complejas y, consecuentemente, caras con varias estaciones base, nodos de retransmisión o amplificadores de potencia. Hasta el momento no había disponible ningún sistema inalámbrico de largo alcance simple y rentable en la banda de frecuencias de 2,4 GHz.
Rango de 10 km a 2,4 GHz
Con el módulo transceptor de radio iM282A, IMST GmbH abre la banda de 2,4 GHz para el largo alcance. Con (la separación de frecuencias de) la modulación LoRa es posible alcanzar hasta 10 km (línea visual) sin amplificadores de potencia adicionales.
El módulo de radio iM282A se basa en el circuito integrado del nuevo transceptor de radio SX1280 de Semtech y está equipado con un microcontrolador Cortex-M3. El circuito integrado del transceptor contiene tres módems inalámbricos. Además de la modulación LoRa, también puede utilizar tipos de modulación (G) FSK (modulación por desplazamiento de frecuencia gaussiana), (G) MSK (modulación por desplazamiento mínimo gaussiana) y FLRC (comunicaciones rápidas de largo alcance). La modulación FLRC se basa en una desmodulación coherente de GMSK combinada con técnicas de corrección de errores en recepción y entrelazado que permite alcanzar velocidades de transmisión de datos de hasta 1,3 Mbps con una sensibilidad de receptor de 8 a 10 dB más alta (Figura 2). En función del rango que se desee alcanzar, con el transceptor SX1280 se pueden obtener velocidades de transmisión de datos brutas de entre 476 bit/s y 2,3 Mbit/s.
Imagen 2a. El transceptor SX1280 de Semtech dispone de tres modos de operación básicos: LoRa, FLRC (comunicaciones rápidas de largo alcance) y FSK (modulación por desplazamiento de frecuencia).
Imagen 2b. Cada modo de operación permite varios puntos de operación, de modo que se pueda seleccionar el punto de operación más favorable en función de la velocidad de transmisión de datos bruta y la sensibilidad del receptor alcanzable.
Imagen 3. En el modo de operación LoRa, los ocho factores de separación (SF5 a SF12) con cuatro anchos de banda seleccionables permiten un total de 32 puntos de operación para el circuito integrado del transceptor de radio SX1280 en el módulo de radio iM282A, lo que también genera distintos valores de sensibilidad.
Resultados de las pruebas de un radioenlace de 2,4 GHz, llevadas a cabo con el kit básico SK-iM282A.
El módulo de radio iM282A forma parte de la cartera de productos que tenemos directamente disponibles en el almacén. El kit básico SK-iM282A se puede encargar bajo pedido en condiciones favorables.
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