Las tecnologías que usan
radiofrecuencia para transmitir información están cada vez más presente en
todos los ámbitos de la ingeniería, y en particular en la industria. Es por ello
que cada vez integramos más esta tecnología y por ello es interesante conocer
cómo se diseñan aplicaciones sencillas.
En esta nueva guía intentamos
proporcionar los antecedentes necesarios para diseñar equipos de radio usando
módulos de radio.
¿Qué es un módulo de radio?
Todos los
usuarios desean productos que puedan ser usados fácilmente, que ofrezcan un
buen rendimiento y precios bajos. En otras palabras, comprarían equipos de
radio a bajo coste, que pueden ser usados sin licencia de operador, con
operación libre de errores y simple, y con un amplio rango de operaciones.
Hay muy
pocos productos perfectos, e intentar crear tal equipo ideal es un problema perpetuo
para los fabricantes.
Entre estos
productos que no requieren licencia de un operador de radio están los teléfonos
móviles y las LANs inalámbricas, todo un rango de equipamiento de
comunicaciones de datos inalámbricos, equipamiento de seguridad inalámbrica y
así sucesivamente. Estos dispositivos se usan muy ampliamente en los campos
industrial y de consumo.
Los módulos
de radio son la porción de este tipo de equipos de radio que usan altas
frecuencias.
¿Por qué son necesarios los módulos de radio?
A menudo se
dice que los circuitos de alta frecuencia no trabajan bien si no se hacen con
experiencia. Por este motivo, para ingenieros que están entrando en el campo
del diseño de circuitos eléctricos desde el diseño del equipo o lógica de
radio.
¿Qué tipo de módulos hay?
Lo siguiente
es una introducción, de acuerdo con sus características, al tipo de módulos
disponibles:
Por tipo de módulo
Los tipos de módulos de radio
incluyen transmisores que sólo transmiten señales, receptores que sólo reciben
señales, y transceptores incorporando funciones para transmitir y recibir. Una
combinación de transmisor y receptor se usa para comunicación unidireccional.
Los transceptores se usan para comunicación dúplex.
Banda de frecuencia
1) Banda de 434 MHz. Los módulos de radio
de banda 434 MHz transmiten datos de información en una frecuencia de banda
estrecha y utilizan efectivamente las ondas de radio. La característica de las
ondas de radio en la banda de 434 MH< es su rango de operación
comparativamente ancho.
2) Banda de 868 MHz. Similarmente a la
banda de 434 MHz, estos módulos transmiten usando modulación de banda estrecha.
Comparada con la banda de 434 MHz, no hay muchos de estos equipos en uso, así
que hay ventajas desde el punto de vista de menor interferencia de radio. Su
rango de operación es algo más estrecho.
3) Banda de 2,4 GH. Los sistemas de
comunicación de amplio espectro están autorizados para su uso en sistemas de
comunicación de datos de baja potencia de 2,4 GHz, y están disponibles módulos
de radio con sistemas que extienden datos de información a través de una banda
ancha disponible en el mercado. Una onda de radio de 2,4 GHz tiene alta
rectitud, y comparad a 400 MHz, la onda de radio tiene menos difracción y es
inferior desde el punto de vista del rango de comunicación.
Sistema de modulación digital
Los sistemas de modulación usados
en estos módulos son FSK (CPFSK, MSK, GMSK), PSK (BPSK, QPSK, DQPSK), y ASK.
En general, ASK es fácilmente
afectado por condiciones ambientales, y usado en equipos de radio de
micropotencia para comunicaciones de rango corto sobre unos pocos metros. FFSL
y PSK se usan para su rango de fiabilidad y comunicación. FSK es comparativamente
de bajo coste, pequeño tamaño, con consumo de potencia bajo y una tasa de error
baja. DQPSK usa modulación multi-nivel y tiene un ancho de banda ocupado
relativamente estrecho.
Por canal de frecuencia usado
Con la frecuencia usada fijada en
una onda y usando un sistema de sintetizador, muchos canales de frecuencia son
soportados. En general, los módulos de radio usando una onda son pequeños con
bajo consumo de potencia, y alcanzan un rendimiento de costes excelente. Con
módulos usando un sistema de sintetizador se puede conmutar a otro canal para
comunicación si el resultado del sensor transportador indica que se está usando
una frecuencia particular.
Hay también módulos con una
función integrada que puede conmutar canales automáticamente. Dependiendo del
canal de frecuencia usado, puede haber límites en métodos de uso tales como
límites de tiempo de transmisión.
Por tipo de circuito de oscilación
Hay dos tipos de circuito de
oscilación, tipo de resonador SAW y cristal. El tipo cristal tiene excelente
estabilidad de frecuencia mientras el tipo de resonador SAW es ligeramente
inferior relativamente a la estabilidad de frecuencia, pero este tipo a menudo
se usa por su coste más bajo.
Por método de entrada/salida de datos
Hay dos formatos para datos de
entrada en módulos de radio, entrada de datos serie y entrada de datos
paralelos. Los formatos de código disponible para datos serie incluyen código
NRZ, NRZI, DMI, Mánchester, etc. Requieren un control del código cuidadoso.
Por velocidad de transmisión de datos (velocidad de bit)
El rango de velocidades de datos
ampliamente va de cientos de bps a decenas de Mbps. La velocidad para
telecontrol puede ser 2.400 pbs, 4800 bps y así sucesivamente, y para
transmisión de datos hay módulos de radio con velocidades de decenas de Mbps y
módulos de alta velocidad.
Por método de procesado de datos
Los módulos de radio de
telecontrol dedicados y los módulos de radio para transmisión de datos deben
transmitir datos de comando simple y chorros de datos. Sin embargo hay módulos
que presentan errores procesando protocolos y protocolos de procesado de link
de datos, y aquellos que no tienen protocolos especiales. Lo anterior
simplemente requiere que se introduzcan datos usando el terminal de entrada de
datos de módulos, y el módulo lo procesa, mientras el último requiere que el
diseñador de al módulo un protocolo de transmisión de propietario. Hay también
módulos individuales que pueden usarse en cualquier modo.
Por aplicación
Los módulos que usan baterías
deben ser de pequeño tamaño y tener un consumo de potencia bajo. Con módulos
para uso industrial, es necesario poner atención en factores en el ambiente de
operación tal como la temperatura de trabajo, humedad y otras.
Ver 2ª PARTE
Muy buena esta entrada. Estoy empezando a trabajar con sensores de radiofracuencia y me interesa mucho, Un saludo y enhorabuena por el blog!!!
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