Sensibilidad de RF:lo que necesita saber para la comunicación M2M

Si se encuentra en el espacio de Internet de las cosas (IoT) o es inalámbrico en general, probablemente haya oído hablar de la sensibilidad de RF o la sensibilidad del receptor. Pero si no es un ingeniero eléctrico (tal vez esté más en el lado comercial), puede ser un término confuso. Esa es la idea detrás de este artículo:queremos mostrarles a los empresarios de IoT todo lo que necesitan saber sobre la sensibilidad de RF y el papel que desempeña en el diseño de un producto de IoT para el éxito.

Comencemos retrocediendo solo un paso. La sensibilidad de RF es solo una parte de la ecuación del presupuesto del enlace, por lo que comenzaremos allí:

¿Qué es un presupuesto de enlace?

Potencia recibida (dBm) =Potencia transmitida (dBm) + Ganancias (dB) - Pérdidas (dB)

Un balance de enlace es la contabilidad de todas las ganancias y pérdidas que ocurren en la señal inalámbrica del dispositivo transmisor cuando pasa a través de varios conectores, antenas, aire libre, etc. en su camino hacia el receptor en un sistema de comunicación inalámbrica. Al observar la ecuación simple anterior, puede ver cómo se representa. Aquí hay una nota importante a tener en cuenta:dBm es una verdadera medida de potencia (como un vatio). Dado que dBm se mide en una escala logarítmica, es fácil de contabilizar en un presupuesto de enlace, ya que todas las pérdidas son exponenciales. La pequeña "m" en dBm indica que hace referencia a un milivatio (por lo que 0dBm =1 mW, 10 dBm =10 mW, 20 dBm =100 mW, 30 dBm =1 W de potencia de RF).

Por otro lado, dB es solo un término relativo. Una pérdida de 3 dB es una pérdida del 50%, pero no es absoluta (el 50% de 10 dBm es 7 dBm, el 50% de -110 dBm es -113 dBm).

Espero que no sea sensible, porque vamos a empezar comparando un presupuesto de enlace con un presupuesto familiar . En la comparación, esto es lo que vería:

La salida del transmisor =los ingresos de su hogar.

La sensibilidad del receptor =Lo que necesita para tener sobras al final del mes para la comida.

Estas son las pérdidas que consumen parte de su energía (como los gastos familiares que reducen algunos de sus ahorros):

• Pérdidas de propagación =Renta, ya que suele ser la mayor pérdida. Esta es la propagación de la energía de RF a medida que la señal se disipa. Generalmente, este término crece como el cuadrado de la distancia en el "espacio libre" o como la distancia a la potencia de cuatro a lo largo del suelo, debido a que la onda de RF interfiere consigo misma cuando rebota en el suelo.
• Pérdidas de atenuación =Pagos del automóvil, ya que puede o no ser un término importante en el presupuesto del enlace. Se trata de pérdidas asociadas con la propagación a través de materiales distintos al aire, como las paredes. Cuando esté listo para tomarse en serio los presupuestos de enlaces, este documento es un recurso excelente sobre la atenuación de RF a través de varios materiales de construcción.
• Pérdidas de conectores
• Transmitir pérdidas de antena
• Pérdidas de la antena del receptor: A menudo, las antenas de los dispositivos IoT pequeños son peores de lo que cree. Puede perder fácilmente 10 dB o más si su antena es "eléctricamente pequeña" o menos de aproximadamente ¼ de la longitud de onda. Existe un límite físico para la eficiencia de dicha antena.

¿Qué es el receptor o la sensibilidad de RF?

Definida en términos más típicos, la sensibilidad del receptor es la magnitud mínima de la señal de entrada que necesita en función de una relación señal / ruido especificada para lograr una tasa de error mínima. En términos de presupuesto familiar, eso es como decir que si sabe cuánto necesita presupuestar para alimentos (sensibilidad), entonces puede calcular cuánto tendrá que generar en ingresos (la salida del transmisor), dadas las pérdidas de su trayectoria. (otros gastos).

Armemos esto ...

Si transmite +18 dBm y tiene 150 dB de pérdidas (gastos), se queda con -132 dBm de energía en el receptor. Si la sensibilidad de su receptor es -140 dBm, es perfecto (esencialmente, es un DINK:doble ingreso, sin niños). Si tiene una gran familia que alimentar (una alta velocidad de datos o una tecnología de radio menor) y la sensibilidad de su receptor es de solo -120 dBm, no tiene suerte.

Por lo que puede ser una simplificación excesiva de una ecuación de sensibilidad de RF, pero es importante tener en cuenta el concepto más amplio para la comunicación M2M. Si no recuerda nada de este artículo en unos días, anote lo siguiente:cuanto mayor sea la sensibilidad, mayor será el rango.

¿Se pregunta por qué escribimos sobre esto? La tecnología de bajo consumo y área amplia de Link Labs alcanza una sensibilidad superior a -140 dBm, lo que le da muchas veces el alcance de Zigbee, Bluetooth o WiFi. Obtenga más información sobre esa tecnología haciendo clic a continuación ...