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 Classi di
emissione
|
Esaminando le specifiche di una
apparecchiatura o di un modulo radio, se il documento è in tutti i sensi attinente alla
normativa di Legge relativa ai sistemi senza fili, troverete simboli come F1D, F2D, A3
etc. Questi simboli indicano i codici delle classi di emissione. La classe di emissione
indica il tipo di modulazione delle onde radio dell'elemento portante principale, la
qualità del segnale che modula l'elemento portante principale e il tipo di informazione
della trasmissione. Quelli che seguono sono esempi relativi ai moduli radio.
Per esempio, F1D significa 'modulazione
di frequenza', 'segnale numerico, apparecchiatura a canale singolo,
'apparecchiatura che non usa una sub-portante per la modulazione' e 'trasmissione dati,
telemetria e telecomando'.
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| 1.
Tipi di modulazione dell'elemento portante |
Simbolo |
| (1)
No-modulazione |
N |
| (2)
Modulazione di ampiezza |
|
| j
Doppia banda laterale |
A |
| k
Singola banda laterale dell'elemento pieno |
H |
| l
Singola banda laterale ridotta dell'elemento portante |
R |
| m
Singola banda laterale soppressa dell'elemento portante |
J |
| n
Banda laterale indipendente |
B |
| o
Banda laterale Vestigial |
C |
| (3)
Modulazione d'angolo |
|
| j
Modulazione di frequenza |
F |
| k
Modulazione di fase |
G |
| (4)
L'elemento
portante principale è ampiezza e l'angolo è modulato simultaneamente o in una
determinata seguenza. |
D |
| (5)
Impulso |
|
| j
Sequenza
di impulsi non modulata |
P |
| k
Sequenza
di impulsi |
K |
|
a.
Modulazione di ampiezza |
L |
|
b.
Modulazione di ampiezza o larghezza/durata di modulazione |
M |
|
c.
Posizione di modulazione o fase di modulazione |
Q |
|
d.
L'elemento
portante è modulato angolarmente durante l'angolo-periodo d'impulso. |
V |
|
e.
Una
combinazione di a.
a d., o altro metodo |
|
| (6)
Modulazione
non coperta da
(1)
a (5) usando una combinazione di 2 o più modulazioni di ampiezza, angolo di modulazione o
modulazione di impulso, simultaneamente o in una determinata sequenza. |
W |
| (7)
Altro |
X |
| 2.
Natura
dei segnali che modulano l'elemento portante principale |
Simbolo |
| (1)
Nessun
segnale di modulazione |
0 |
| (2)
Segnale
digitale, canale singolo |
|
| j
Senza
l'uso di una sub portante modulata |
1 |
| k
Con
l'uso di una sub portante modulata |
2 |
| (3)
Segnale
analogico, canale singolo |
3 |
| (4)
Segnale
digitale, con due o più canali. |
7 |
| (5)
Segnale
analogico, con due o più canali |
8 |
| (6)
Sistema
composito che unisce 1 o più canali per i segnali digitali e 1 o più canali per i
segnali analogici. |
9 |
| (7)
Altro |
X |
| 3.
Tipi di informazioni sulla trasmissione |
Simbolo |
| (1)
Nessuna informazione |
N |
| (2)
Telegrafia |
|
| j
Per
la ricezione sonora |
A |
| k
Per
la ricezione automatica |
B |
| (3)
Facsimile |
C |
| (4) Trasmissione dati, telemetria, telecomando |
D |
| (5)
Telefonia
(inclusa la radiodiffusione) |
E |
| (6)
Televisione
(video) |
F |
| (7)
Una
combinazione di tipo (1)
a (6) |
W |
| (8)
Altro |
X |
|
Unità di emissione
|
Se
esaminate le specifiche di un modulo radio, se il documento è redatto nel rispetto della
Legge sulle comunicazioni senza fili, vedrete una varietà di simboli, detti unità. Qui
spiegheremo le unità di base.
|
 dB (decibels)
|
Nei relativi campi elettrici, le
unità che usano dB compaiono frequentemente per indicare un rapporto relativo. dB indica
un rapporto con un riferimento, per esempio 'il più grande dB di qualcosa' o 'il
più piccolo dB di qualcosa'. (Troviamo anche l'unità dB usata per misurare la pressione
sonora.)
Per prendere come esempio il fattore amplificazione della tensione di un circuito
amplificatore, se un segnale di 1 mV è immesso in un circuito con voltaggio di 10.000
volte, risulterà in uscita un voltaggio di 10.000 mV (10 V). In questo caso, un
elettrotecnico direbbe che il circuito ha avuto un guadagno di tensione di 80 dB piuttosto
che dire che ha avuto un guadagno di tensione di 10.000 volte. Ecco alcuni motivi.
*Da un punto di vista visivo, 10.000 ha 3 zeri in più di 80
e nei grandi valori i numeri possono diventare meno comprensibili. Usando dB, il valore
può essere espresso con un numero di cifre più piccolo, rendendo l'unità dB più facile
a capirsi. Se supponiamo che 1.234.567 volte è pari a 1,23 milione di volte, questo
valore espresso in dB si trasforma in 121,8 dB (1.230.268 volte) senza che si abbia alcuna
particolare difficoltà nell'usare questa unità a scopo pratico.*Se, per esempio, colleghiamo
amplificatori con un guadagno di tensione di 50,11 volte (dB 34) e 89,12 volte (dB 39), il
guadagno di tensione è di 50,11 volte × 89,12 volte = 4.466 volte, e questo calcolo
richiede moltiplicazioni complicate. Tuttavia, se la esprimiamo in decibel, abbiamo 34 dB
+ 39 dB = 73 dB (4.466 volte), ciò ci permette di effettuare il calcolo con la sola
addizione o sottrazione. Se poi introduciamo un attenuatore o simile, dovremmo usare la
divisione, invece con l'unità dB il calcolo può essere fatto usando la sottrazione.
*2
volte, 3 volte, 4 volte e 10 volte, si trasformano in 6 dB, 9,5 dB, 12 dB e 20 dB, mentre
997 volte, 999 volte, 1003 volte e 1005 volte possono tutti essere espresse in 60 dB, in
questo modo l'espressione di decibel è molto più comprensibile e il senso del fattore
amplificazione è più vicino alla percezione umana.
Formula
Rapporto di tensione = 20 log 10
(V2/V1), guadagno di tensione = 20 log 10 (voltaggio di uscita/voltaggio di ingresso),
attenuazione = 20 log 10 (voltaggio di uscita/voltaggio di ingresso),
resistenza di campo = 20 log 10 (E2/E1), amplificazione ordinaria = 20 log 10 (A/B)
Guadagno di potenza = 10 log 10 (uscita di potenza/ingresso di potenza)
* Le unità in decibel che
usano il livello di potenza e di tensione assoluto sono dBm, il dBV, dBµV etc.
* Nel guardare le unità, è necessario prestare attenzione
al riferimento particolare. Dobbiamo particolarmente fare attenzione quando è attinente
il guadagno di potenza.
* Unità che esprimono un livello assoluto come dBm e simili
non dovrebbero essere aggiunti o essere sottratti a vicenda. Così 20 dBm + 20 dBm 20 = 23
dBm 23. * Il guadagno assoluto ed il guadagno relativo invece possono essere aggiunti o
essere sottratti a vicenda. Così 20 dBm + 20 dB = dBm 40. Qui abbiamo calcolato che cosa
ottenimo quando 20 dBm è immesso in un amplificatore di potenza di 20 dB, usando 10 log
per il calcolo.
* Come abbiamo visto si usa una miscellanea di unità e per
questo dobbiamo prestare maggiore attenzione. La stessa unità dBµ è usata per rumore di
tensione, resistenza di campo etc. e mentre ordinariamente dBm o dBk sono usati per
esprimere la potenza certe volte la stessa viene espressa anche in dBµ. Nelle specifiche
più recenti, il rumore di tensione, la resistenza di campo etc. vengono espressi anche
come unità dBµV e dBµV/m.
|
|
Unità
radio |
Qui introdurremo alcune delle
unità usate in relazione alla radio, e unità espresse in decibel. La seguente tabella
contiene alcuni valori che sono in qualche modo insignificanti in termini di applicazioni
pratiche, ma mostrano semplicemente la posizione delle unità comunemente usate.
|
*O
dBµ
è usato in tutti gli esempi e ciò può apparire ingannevole.
è
usato frequentemente. O dBmW è
di facile comprensione ma per qualche motivo non è usato.
|
| dBm |
Un'espressione
in decibel per il rapporto di tensione usando 1 µV di tensione come riferimento, è 0 dB.
Ciò dà
* 1 mW = 0 dBm, 10 mW = 10 dBm, 100 mW = 20 dBm
* 1 mW = 30 dBm, 1 µW = -30 dBm, 1 nW = -60 dBm
Se invertiamo questo calcolo otteniamo
' m. ' in dBm indica il prefisso 'milli ', è corretto per esprimere dBm
dire "dee bee milli"? Inoltre, perchè non diciamo "dee bee
milliwatt"? Avrete pensato che sarebbe di più semplice comprensione visto che
il modo in cui pronunciamo questa unità coincide con altre. |
| dBµV |
Un'espressione
in decibel per il rapporto di tensione usando 1 µV di tensione come riferimento, è 0 dB.
Ciò dà
* 1 µV = 0 dBµV, 500 µV = 54 dBµV, 1 mV = 60 dBµV, 10 mV = 80 dBµV, 1 V = 120 dBµV
Se
invertiamo questo calcolo otteniamo
 |
| dBµV/m |
Un'espressione in decibel per il rapporto di tensione usando 1
µV/m. di resistenza di campo come riferimento, è 0 dB.
Ciò dà
Esempio: Con 500 µVm 20log10
(500 µV/m / 1 µV/m) = 54 dBµV/m
* 1 µV/m = 0 dBµV/m, 500 µV/m = 54 dBµV/m, 35 µmV = 31 dBµV/m
Se
invertiamo questo calcolo otteniamo
 |
| dBi, dBd |
Esprime il guadagno in antenna
* Prendendo come riferimento una antenna isotropa, il
guadagno è chiamato guadagno assoluto, e l'unità usata è dBi.
* Prendendo come riferimento una antenna a dipolo con mezza
lunghezza d'onda (L/2), il guadagno è chiamato guadagno relativo, e l'unità usata è
dBd.
Il seguente rapporto si ottiene tra dBi e dBd. dBd = 2.14 dBi |
| dB/m |
Esprime
l'attenuazione dei cavi e simili. 0,033 dB/m significa che per 1 m. c'é un'attenuazione
di 0,033 dB e per 100 m. l'attenuazione è di 3,3 dB. |
| ppm |
ppm
è
1/1,000,000 (1 × 10-6). |
| bps |
E'
un'unità che esprime il bit rate, indica il numero di bits che possono essere introdotti
in 1 secondo. A 4.800 bps, 4.800 bit (600 byte) di dati possono essere introdotti in 1
secondo. |
|
|
| Impedenza |
L'impedenza è un altro aspetto di considerevole importanza. Per le frequenze basse
l'impedenza è di 600 ohm, per le frequenze alte l'impedenza è di 50 ohm. Alla stessa
impedenza di 0 dBm, il terminale di voltaggio differisce nel modo seguente. 600 ohm: Terminal voltage V = v (PR) = v (1 mW × 600) = 0.775
v
50 ohm: Terminal voltage V = v (PR) = v (1 mW × 50) = 0.224 v
|
| Conversione di una tensione di 50 ohm in dBm |
Nel
convertire una tensione in P50 dBM quando l'impedenza è di 50 ohm, con la P [ W ], V [ V
] e la R [ O ], otteniamo quanto segue.
we
get
 Da
questo valore effettuiamo la conversione in dBm (riferimento 1 mW)
 otteniamo
* 1 V = 13.01 dBm, 1 mV = -46.98 dBm, 10 µV = -86.98 dBm, 1 µV = -106.98 dBm
|
| Conversione di 50 ohm di potenza dBm in tensione V |
Per
sapere qual'é la tensione V corrispondente ad una potenza espressa in dBm quando
l'impedenza è R = 50 Ohm, bisogna per prima cosa cercare il valore P [ W ] per la potenza
P50 dBm, e quindi cercare il voltaggio.
* 20 dBm = 2.23 V, 10 dBm = 0.707 V , 0 dBm = 224 mV, -20 dBM = 22.4 mV
|
| Conversione
di 50 ohm di potenza W à
tensione V |
Nel
convertire una potenza in tensione V50 V quando l'impedenza è di 50 Ohm, con P [ W ], V [
V ] e la R [ O ], otteniamo quanto segue.
 così il risultato può essere ottenuto facilmente.
* 1 W = 7.07 V, 100 mW = 2.23 V, 10 mW = 0.707 V, 1 mW = 22.4 mV
|
Specifiche
di lettura
|
Qui di seguito parliamo degli elementi principali di un modulo radio.
|
|
Caratteristiche
generali |
| Specifiche
compatibili |
Le
specifiche standard a cui l'apparecchiatura è conforme . |
| Spazio
del canale |
La
frequenza fra ogni canale della banda usata ed in quella stabilita nelle specifiche
standard. |
| Numero
di canali |
Il
numero di canali in una apparecchiatura nella banda di frequenza usata ed in quella
stabilita nelle specifiche standard. |
| Velocità
del segnale dati (bit rate) |
La velocità
alla quale il segnale dati elabora una trasmissione radio e le trasmissioni generali. L'unità è espressa come bit/secondo (bps). Qualunque sia la
velocità del segnale, bisogna sempre tenere conto del tempo di processo per la
commutazione in caso di invio e ricezione dati così che l'attuale velocità è più
bassa. |
| Velocità
di modulazione (baud rate) |
Il
numero di modulazioni all'interno di un'unità di tempo, e l'unità è un baud. E'
chiamato baud rate e a volte confuso con bit rate ma in senso stretto sono differenti. Con
modulazione a più livelli, anche se il baud rate è lo stesso, il bit rate è differente,
e quando i dati sono trasmessi in parallelo, secondo il grado il bit rate fra trasmissione
e ricezione è differente. |
| Rate
della trasmissione dati |
Il
totale medio dei dati che si muovono fra il trasmettitore e il ricevitore all'interno di
un'unità di tempo, e l'unità è espressa come bit/secondo, carattere/secondo,
carattere/minuto e così via. Con le trasmissioni reali i controlli, quali la procedura di
controllo errori, l'identificazione dell'apparecchiatura etc. sono fissati ai dati e in
caso di errori la trasmissione viene ri-effettuata. Per questi motivi, il rate di
trasmissione dati è naturalmente più lento rispetto alla velocità del segnale dati . |
| Classe
di emissione |
La classe di
emissione è indicata come F1D, F2D, G1D e così via. Si tratta di una combinazione di
simboli che corrispondono a varie classificazioni fra le quali il tipo di modulazione
dell'elemento portante principale, la qualità del segnale che modula l'elemento portante
principale e il tipo di informazioni della trasmissione .
La F posta all'inizio indica la modulazione di frequenza, la G indica la fase di
modulazione, mentre il numero che segue indica il segnale digitale, apparecchiatura a
canale fisso che non usa un sub-carrier per la modulazione. La D all'estremità significa
trasmissione dati, telemetria ed telecomando. |
| Metodi
di comunicazione |
Ci
sono due metodi di comunicazione, bidirezionale e unidirezionale e due tipi di
comunicazione bidirezionale, in semiduplex e in duplex. |
| Uscita
della trasmissione |
Uscita
radio del trasmettitore. Ogni paese ha un proprio relativo limite. |
| Portata |
Nelle
specifiche i costruttori e/o fornitori presentano i risultati di prove effettuate in linea
d'aria, ma la portata differisce in modo considerevole secondo l'ambiente in cui viene
utilizzato il dispositivo radio, le prove effettuate in linea d'aria dovrebbero essere
prese in considerazione soltanto in linea approssimativa. La portata differisce secondo il
tipo di costruzioni, la gente, i veicoli e la vicinanza, fattori metereologici come la
pioggia e la neve. La portata è inoltre influenzata anche dall'umidità. Inoltre in
simili circostanze, se la lunghezza di onda della frequenza usata è più corta, la
portata sarà naturalmente anch'essa ridotta. |
|
|
|
Caratteristiche
dell'apparecchiatura trasmittente |
| Potenza
dell'antenna |
La
potenza d'uscita ammessa differisce secondo il canale di frequenza utilizzato, in ogni
caso nella banda a 434MHz i limiti vanno da 1mW a 10mW e nella banda a 868MHz i limiti
sono divisi in sub parti, 5mW, 10mW, 25mW e 500 mW. |
| Errore
di frequenza |
L'errore
di frequenza del trasmettitore è dato dalla differenza fra la frequenza misurata
dell'elemento portante non modulato e la frequenza nominale dichiarata dal fornitore. I
valori standard sono differenti per le stazioni fisse, le stazioni mobili e le stazioni
portatili. |
| Potenza
dei canali adiacenti |
Per
i dispositivi con specifica larghezza di canale, la potenza del canale adiacente è quella
parte di potenza di uscita totale di un trasmettitore nelle condizioni di modulazione in
una specifica banda passante centrata sulla frequenza nominale dei canali adiacenti. Per
le normative questo valore differisce a seconda delle frequenze e della separazione dei
canali. Nella normativa EN300220, la larghezza dei canali è di 25 kHz
|
25 kHz spazio canale |
| Condizioni normali di test |
200 nW |
| Condizioni estreme di test |
640 nW |
|
| Potenza
dell'emissioni di spurie |
Le emissioni di spurie sono
emissioni indesiderabili che succedono fuori dell'onda radio di interesse e la tolleranza
delle stesse è stabilita nelle specifiche standard. Con EN300220 regolate come segue.
|
47 MHz to
74 MHz
87.5 MHz to 118 MHz
174 MHz to 230 MHz
470
MHz to 862 MHz |
Altre
frequenze sotto 1 000 MHz |
Frequenze
sopra 1,000 MHz |
| Operativo |
4
nW |
250
nW |
1
mW |
| Standby |
2
nW |
2
nW |
20
nW |
|
|
|
|
Caratteristiche
dell'apparecchiatura ricevente |
| Sensibilità
del ricevitore |
Il livello del segnale ricevuto quando SINAD è 12 dB. Ciò a volte è
espresso come potenza ed a volte come tensione. |
| Emissione
spurie |
La
radiazione di spurie dalla ricevente avvengono a qualsiasi frequenza, sono irradiate
dall'apparecchiatura e dall'antenna. Con EN300220, la regolazione è 2 nW (sotto 1.000
MHz) e 20 nW (sopra 1.000 MHz). |
| Errore
di frequenza |
L'errore di frequenza della ricevente è la differenza fra l'oscillazione di
frequenza locale misurata e la frequenza nominale come dichiarata dal fornitore. |
|
|
Modulazione
e demodulazione
|
Esaminiamo
la modulazione e la demodulazione usando come esempio la trasmissione della voce. Se
parlate con una persona posta a distanza di parecchi chilometri, la vostra voce non
arriverò a raggiungere l'altra parte per quanto possiate alzare la voce. In questo caso
dobbiamo considerare un altro modo di trasmettere la voce, per mezzo delle onde radio, per
mezzo di cavi , luce etc. ma la voce in se vibra l'aria con le onde sonore e queste da
sole non possono essere inviate. In questo caso, è possibile usando un microfono,
convertire il suono in un segnale elettrico e trasmettere quel segnale. Il segnale
elettrico è una rappresentazione (analogica) continua della resistenza proporzionale del
suono. I seguenti sono due metodi possibili per trasmettere il segnale usando le onde
radio o il cavo.
1
Trasmissione della quantità analogica così come è
2 Conversione numerica del segnale (digitalizzare) e trasmissione come quantità digitale.
FM e AM nella radio usano il primo metodo, mentre i telefoni mobili ed il broadcasting
digitale BS usano il secondo metodo. All'unità ricevente, se il segnale ricevuto è
digitale sarò convertito in quantità analogica o in tensione usando un altoparlante per
produrre i suoni basati sulla resistenza di tensione.
Consideriamo la possibilità di trasmettere i dati attraverso le onde radio
I segnali di informazioni analogiche o digitali (denominati dati di banda base)
non possono essere trasmessi semplicemente attraverso lo spazio così come sono. È
necessario unire i dati della banda base con una frequenza portante sufficientemente alta
da passare attraverso lo spazio come onda radio. Convertendo il segnale elettrico e
includendo le informazioni originali in un segnale che si adatta al percorso di
trasmissione (in questo caso le onde radio) otteniamo una modulazione. I sistemi di
modulazione comprendono la modulazione analogica e la modulazione digitale.
1
Sistemi
di
modulazione analogica
I sistemi di modulazione analogica includono, FM, PM e così via.
Modulano l'elemento portante usando un metodo analogico.
2
Sistemi di modulazione
digitale
Come
trasmettere un dato che è originariamente un valore numerico? Non c'è apparentemente
altro metodo di trasmetterlo che come quantità digitale (segnale). La modulazione
digitale sposta direttamente i parametri ad alta frequenza dell'apparecchiatura radio
usando i dati della base banda (quantità digitale). Ci sono più sistemi di modulazione
digitale, FSK, MSK, CPFSK, GMSK, GFSK, ASK, PSK, DBPSK, DQPSK, QPSK, BPSK, multi-valore
QAM, OFDM, CCK e così via.
|
|
Modulazione
dello spostamento di frequenza |
La
modulazione dello spostamento di frequenza include i seguenti sistemi, e tutti sono tipi
relativi.
| FSK |
Frequency Shift Keying |
| CPFSK |
Continuous Phase Frequency Shift Keying |
| MSK |
Minimum Shift Keying |
| GMSK |
Gaussian filtered MSK |
Il
sistema FSK è un sistema di modulazione in cui la logica del codice digitale fa si che i
dati di banda base sono spostati proporzionalmente nella frequenza dell'elemento portante.
L'elemento portante è commutato fra le differenti frequenze quando la logica è 1 e
quando la logica è 0. Ci sono sistemi in cui la fase di modulazione dell'onda è continua
ed altri in cui non lo è. Quei sistemi con le fasi continue sono denominati CPFSK e sono
usati più spesso del sistema FSK. In più, per aumentare l'efficienza di utilizzo della
larghezza di banda, l'indice di modulazione m è regolato a 0,5 e con una banda di
frequenza più stretta nel sistema denominato MSK (Minimum Shift
Keying - spostamento minimo che chiude a chiave). GMSK (Gaussian
filtered MSK) ha una banda ancora più stretta del sistema MSK.
Per generare una frequenza in conformità con il valore logico dei dati della banda base,
il sistema CPFSK usa un VCO (Voltage Controlled Oscillator -
oscillatore controllato di tensione). Il VCO cambia la frequenza oscillante secondo il
livello dei dati digitali della banda base applicata al relativo circuito, di modo che la
fase sia continua.
Fra i sistemi FSK, quelli che usano due oscillatori e non usano la fase continua non sono
molto usati perché provocano una banda di frequenza più larga.
I circuiti dei sistemi FSK (CPFSK) di per sé sono semplici, ma poichè la larghezza di
banda di frequenza usata (larghezza di banda di frequenza occupata) è più larga dei
sistemi PSK e simili, per mantenere la larghezza di banda il più piccola possibile senza
perdere le caratteristiche del sistema, vengono usati più frequentemente i sistemi
CPFSK, MSK e GMSK per la loro banda più stretta. La larghezza di banda di frequenza
occupata (il limite della diffusione dello spettro) dei sistemi FSK è decisa dall'indice
di modulazione espresso dallo spettro di frequenza dei dati della banda base e della
profondità della modulazione.
Se l'indice di modulazione è m., lo spostamento di frequenza è ?f (un lato) e la
lunghezza di tempo di 1 bit dei dati T,
m
= 2
×
?f
× T = 2
×
?f/bit
rate risulta ?f = m × bit rate/2
*
bit rate = 1/T Unit:
bits/second (bps)
Può essere visto similarmente ad un bit rate, più grande è l'indice di modulazione più
grande sarà la larghezza di banda occupata. Con FSK, più è alto l'indice di modulazione
SN (rapporto di segnale/disturbo) nella demodulazione alla ricevente, più la larghezza di
banda occupata aumenta e l'efficienza di utilizzazione di larghezza di banda diminuisce.
Il sistema MSK è lo stesso di CPFSK ma con un indice di modulazione di 0,5.
Nel sistema GMSK all'immissione dei dati della banda base in VCO viene applicato un
filtro gaussiano, rendendo la larghezza di banda di frequenza occupata ancora più stretta.
Binary
FSK
Nelle specificche dei dispositivi e dei moduli radio, potete a volte
vedere il termine binary FSK. Ciò si riferisce al normale FSK (MSK, CPFSK e così via) in
cui due frequenze sono assegnate alla logica dei dati e 1 bit è trasmesso con 1
modulazione. La conversione quadrupla FSK trasmette 2 bit con 1 modulazione, in questo
modo il bit rate è raddoppiato.
Direct FSK
Questa espressione è usata quando si vuole fare una distinzione dai
sistemi di modulazione analogici per significare che si tratta modulazione digitale.
|
|
Phase
shift keying |
Phase shift modulation include i seguenti sistemi.
| PSK |
Phase Shift Keying |
| BPSK |
Binary Phase Shift Keying |
| QPSK |
Quadurature Phase Shift Keying |
| DBPSK |
Differential Binary Phase Shift Keying |
| DQPSK |
Differential Quadurature Phase Sift Keying |
Il sistema PSK è un sistema di modulazione che cambia proporzionalente la
fase dell'elemento portante spostando il codice dei dati della banda base. L'efficienza di
potenza e di frequenza è migliore dei sistemi ASK e FSK. PSK è inoltre caratterizzato
per un basso tasso di errore. In più, la modulazione a più livelli può essere
effettuata facilmente, e rispetto ai sistemi FSK la larghezza di banda di frequenza
occupata è favorevolmente più stretta, questo fa si che PSK sia uno dei sistema più
usati nelle applicazioni radio. Tuttavia, poichè i circuiti d'elaborazione possono essere
complessi e le caratteristiche di fase non sono lineari, gli errori di dati possono
accadere e richiedere una soluzione ingegneristica. Ciò si applica a tutti i membri della
famiglia del sistema PSK.
Il sistema di modulazione PSK include la fase di modulazione differenziale (DBPSK, DQPSK)
e la fase di modulazione assoluta (BPSK, QPSK). La codifica della fase differenziale è
usata normalmente per la relativa demodulazione. Nei sistemi differenziali, con DBPSK, se
il dato è 1 induce l'elemento portante uscente a subire uno sfasamento di 180-gradi
mentre nulla accade se è 0.
Il sistema DQPSK sposta la fase dell'elemento portante di 90 gradi di incremento; le fasi
sono assegnate ai blocchi di 2 bit nel flusso di dati ricevuto, e lo sfasamento è
applicato alle fasi dell'elemento portante uscente. Il sistema DQPSK occupa la stessa
larghezza di banda del sistema DBPSK ma può trasmettere due volte le informazioni (ha un
doppio bit rate) e per tale motivo viene usato frequentemente nelle applicazioni.
|
|
Amplitude
shift keying |
| ASK
(amplitude shift keying) |
E' un sistema di modulazione in cui l'ampiezza dell'elemento portante è
spostata proporzionalmente ai dati di banda base.
ASK è suscettibile al rumore e alle interferenze, per questo motivo non è molto usato
per trasmioni di dati a lunghe distanze. Comunque è un sistema semplice e compatto e non
è dispendioso da realizzare, per questi motivo è usato dagli operatori nei sistemi
micro-power e per comunicazioni a breve distanza. Il circuito di oscillazione non si
arresta quando il data bit è 1 o 0, questo differenzia ASK da OOK. |
| OOK
(On - Off keying) |
Similmente a ASK, OOK gira l'elemento portante di frequenza e di ampiezza in
ON e OFF, ma quando è OFF, il circuito oscillatore si arresta completamente. Per questa
ragione i moduli che usano OOK possono possono realizzare degli assorbimenti di corrente
molto bassi. |
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Si
può utilizzare qualsiasi frequenza?
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Ogni paese decide quali frequenze possono essere usate e per quali
applicazioni. La banda di frequenza dei 2,4 GHz è usata Europa, in America e in Giappone
come banda ISM, mentre la banda 434 MHz e 868 MHz sono usate soltanto in Europa. La banda
426 MHz, 429 MHz e 1.200 MHz sono assegnate in Giappone alla trasmissione di telemetria,
di telecontrollo e di dati, ma non possono essere usate in altri paesi.
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Qual'è
la portata?
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Gli
utenti sono sempre interessati a conoscere il raggio di azione del dispositivo radio,
questo è un aspetto molto importante anche per i produttori dei dispositivi.
Nelle specifiche, si può essere tentati di descrivere lunghe distanze operative, ma è
consiglibile per l'utente prendere questo riferimento con sospetto fino a quando non ha
testato realmente l'apparecchiatura. Di conseguenza è necessario includere un diniego
quale "la portata di comunicazione varia secondo l'ambiente di uso.
Il range di azione nelle specifiche del modulo radio in se è soltanto una indicazione e
quando si sceglie un modulo radio è necessario esaminarlo ed effettuare una valutazione
reale".
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| Sensibilità del ricevitore |
| La differenza nella portata di comunicazione nei limiti dell'uscita stabilita
di norma indica i punti buoni e i punti difettosi delle prestazioni del modulo. La portata
di comunicazione varia secondo un certo numero di circostanze così che a volte non può
essere descritto nelle specifiche, in ogni caso la sensibilità del ricevitore di
un'apparecchiatura è quasi sempre dichiarata dal costruttore e/o dal fornitore. |
| Differenza dovuta alla frequenza |
| Il
range di comunicazione differisce a secondo della frequenza usata. Più alta è la
frequenza dell'onda radio, più alta la relativa rettitudine e minore è la distanza
operativa. Le onde radio a 400 MHz sono conformi al fenomeno di diffrazione e viaggiano
più ulteriormente delle onde radio più diritte a 2,4 GHz. |
| Differenza dovuta dal sistema di modulazione |
| ASK è più influenzato da rumore di fondo rispetto a FSK o PSK ed anche se
l'onda radio raggiunge la ricevente gli errori di dati possono succedere. |
| Incremento del raggio d'azione |
Usando
una antenna di guadagno
Con l'apparecchiatura solo ricevente, potete scegliere qualunque tipo di antenna.
Potete pensare di aumentare la portata utilizzando un'antenna di guadagno di buone
prestazioni. Si consiglia di testare un certo numero di antenne prima di sceglierne una.
Le antenne integrate e quelle dedicate utilizzate in moduli radio prodotti a norme
CE sono calibrate per la trasmissione conformemente alla specifica e non dovrebbero essere
sostituite per motivi insignificanti.
Cura nella progettazione
Nell'utilizzare un modulo radio, è importante che il vostro progetto non
degradi in alcun modo la sensibilità di ricezione indicata nelle specifiche del modulo.
È inoltre importante operare ogni sforzo per evitare errori. Particolare attenzione deve
essere fatta ai seguenti punti
* Accertarsi che il modulo radio non sia soggetto a
rumore proveniente da CPU o da altri dispositivi del sistema in cui è incorporato.
*
Ridurre il rumore proveniente da interruttori di comando del sistema e da simili.
*
Collocare la ricevente in un posto in cui ci sia minor rumore possibile.
*
Curare il fissaggio dell'antenna.
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Integrazione
del modulo in una apparecchiatura
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Misure
contro il rumore interno |
L'apparecchiatura
in cui il modulo radio è incorporato sarà spesso dotata di una CPU ad alta velocità e
di circuiti logici. Questi componenti emettono rumore ad alta frequenza sotto forma di
armoniche con un margine crescente e un margine calante del segnale di controllo con
conseguenti effetti contrari sulla banda di frequenza usata. È necessario approntare le
misure necessarie per evitare che questo rumore interferisca sull'antenna del
trasmettitore o del ricevitore. Più avanti esamineremo una serie di punti che richiedono
particolare attenzione quando si incorpora un modulo radio in una apparecchiatura. Notare
che ciò che segue non si applica necessariamente a tutti i moduli.
* Nel
caso in cui il modulo radio è incorporato, il contenitore che lo integra dovrebbe essere
di un materiale che permetta alle onde radio di passargli attraverso, per esempio la
plastica ABS. Il modulo non può emettere o catturare le onde radio all'interno di un
contenitore metallico. Nel caso sia necessario utilizzare un contenitore metallico, solo
l'unità del modulo radio potrà essere incorporata, mentre l'antenna dovrà essere
collocata all'esterno. Il corpo del modulo dovrebbe stabilire il contatto elettrico con il
metallo e non dovrebbe esserci differenza di potenziale elettrico. Lo stesso si applica ai
contenitori con un rivestimento conduttivo elettrico.
* Il
modulo e l'antenna radio dovrebbero essere mantenuti il più lontani possibili da fonti di
rumore.
* Se
l'antenna del trasmettitore o della ricevente non è accordata al piano di polarizzazione
dell'onda radio la comunicazione non può essere realizzata efficientemente, il range di
comunicazione sarà scarso e gli errori saranno possibili.
* Se
l'antenna del trasmettitore è verticale, fate in modo che sia verticale anche quella del
ricevitore. Prendere in considerazione le condizioni d'uso nel fissaggio dell'antenna
* Non
lasciate che l'antenna a frusta del modulo sia fissata in modo da potersi piegare. Provate
a mantenerla il più verticale possibile.
* Se
il modulo è costruito in apparecchiatura soggetta a fonti di emissioni di rumore,
assicurarsi di connettere l'antenna usando un cavo coassiale. I circuiti dell'antenna che
non hanno corrispondenza di impedenza causano problemi con la riflessione delle onde radio
ed oltre a ridurre l'efficienza causano effetti contrari all'apparecchiatura.
* La
CPU che controlla il modulo radio e la logica dei segnali è fonte di rumore e dovrebbe
quindi essere pià piccola possibile.
* Usare
un regolatore separato per fornire energia al modulo radio mantenendolo separato da altre
fonti di energia di altri rumori emessi dai circuiti digitali. Se questo non è
possibile, prendere l'alimentazione direttamente dopo l'alimentazione dell'unità
principale e applicare un disaccoppiando RF. Per il disaccoppiamento RF usare filtri CR,
filtri LC, filtri EMI e così via per tagliare necessariamente le frequenze di rumore.
* Se
queste fonti di energia sono incluse all'interno dello stesso contenitore, metterle a
terra fuori dagli altri circuiti e separarle con schermi etc.
* Nel
collocare un modulo radio sul substrato del circuito di controllo, estendere il più
possibile la terra (ground) del circuito. Usare la linea elettrica direttamente dopo il
circuito di alimentazione e applicare il disaccoppiamento RF. In più, per collocarlo il
più distante possibile dalle fonti di rumore, se possibile montare il modulo sul retro
del substrato dalla parte opposta ai circuiti digitali.
* Non
cambiate l'antenna se il modulo ne ha già una. Se state progettando una nuova antenna,
usatene una con una lunghezza di L/4.
* Controllate
se la frequenza clock usata dalla CPU sia un numero intero di 1 o all'incirca della
frequenza radio usata. Le armoniche da questa frequenza clock avranno un effetto contrario
sul circuito radio.
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Apparecchiature
nella banda ISM
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Si dice spesso che la banda ISM è una banda di frequenza comune in tutto il
mondo, ma in effetti ci sono sottili differenze negli standard di ogni paese e per questo
è sempre consigliabile condurre una indagine attenta.
Aver cura di non vendere e trattare moduli o attrezzature
radio non conformi alle normative di legge. |
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