Sensibilité RF :ce que vous devez savoir pour la communication M2M

Si vous êtes dans l'espace Internet des objets (IoT) ou sans fil en général, vous avez probablement entendu parler de la sensibilité RF ou de la sensibilité du récepteur. Mais si vous n'êtes pas ingénieur électricien (peut-être êtes-vous plutôt du côté des affaires), cela peut être un terme déroutant. C'est donc l'idée derrière cet article :nous voulons vous montrer aux professionnels de l'IoT tout ce que vous devez savoir sur la sensibilité RF et le rôle qu'elle joue dans la conception d'un produit IoT pour réussir.

Commençons par sauvegarder juste une étape. La sensibilité RF n'est qu'un élément de l'équation du bilan de liaison, nous allons donc commencer par là :

Qu'est-ce qu'un budget de liens ?

Puissance reçue (dBm) =Puissance transmise (dBm) + Gains (dB) − Pertes (dB)

Un bilan de liaison est la comptabilisation de tous les gains et pertes qui se produisent dans le signal sans fil du dispositif de transmission lorsqu'il passe par divers connecteurs, antennes, air ouvert, etc. sur son chemin vers le récepteur dans un système de communication sans fil. En regardant l'équation simple ci-dessus, vous pouvez voir comment cela est représenté. Voici une remarque importante à garder à l'esprit :le dBm est une véritable mesure de puissance (comme un watt). Étant donné que le dBm est mesuré sur une échelle logarithmique, il est facile à prendre en compte dans un bilan de liaison puisque toutes les pertes sont exponentielles. Le petit "m" en dBm indique qu'il fait référence à un milliwatt (donc 0dBm =1 mW, 10 dBm =10 mW, 20 dBm =100 mW, 30 dBm =1 W de puissance RF).

D'autre part, dB n'est qu'un terme relatif. Une perte de 3 dB est une perte de 50%, mais n'est pas absolue (50% de 10 dBm est 7 dBm, 50% de -110 dBm est -113 dBm).

Maintenant, j'espère que vous n'êtes pas sensible, car nous allons commencer par comparer un budget lien à un budget familial . Dans la comparaison, voici ce que vous verriez :

La sortie de l'émetteur =le revenu de votre ménage.

La sensibilité du récepteur =Ce dont vous avez besoin pour vous nourrir à la fin du mois.

Voici des pertes qui prennent toutes une partie de votre énergie (comme vos dépenses familiales qui grignotent une partie de vos économies) :

• Pertes de propagation =Loyer, car c'est généralement la plus grosse perte. Il s'agit de l'étalement de l'énergie RF au fur et à mesure que le signal se dissipe. Généralement, ce terme croît comme le carré de la distance dans « l'espace libre » ou comme la distance à la puissance quatre le long du sol, en raison de l'interférence de l'onde RF avec elle-même lorsqu'elle rebondit sur le sol.
• Pertes d'atténuation =Paiements de voiture, car cela peut ou non être un gros terme dans le budget de liaison. Ce sont des pertes liées à la propagation à travers des matériaux autres que l'air, comme les murs. Lorsque vous êtes prêt à prendre au sérieux les budgets de liaison, ce document est une excellente ressource sur l'atténuation RF à travers divers matériaux de construction.
• Pertes de connecteur
• Pertes d'antenne de transmission
• Pertes de l'antenne du récepteur : Souvent, les antennes sur les petits appareils IoT sont pires que vous ne le pensez. Vous pouvez facilement perdre 10 dB ou plus si votre antenne est « électriquement petite » ou inférieure à environ ¼ de la longueur d'onde. Il y a une limite physique à l'efficacité d'une telle antenne.

Qu'est-ce que le récepteur ou la sensibilité RF ?

Définie en termes plus typiques, la sensibilité du récepteur est l'amplitude minimale du signal d'entrée dont vous avez besoin en fonction d'un rapport signal/bruit spécifié pour obtenir un taux d'erreur minimum. En termes de budget familial, c'est comme dire que si vous savez combien vous devez budgétiser pour la nourriture (sensibilité), alors vous pouvez calculer combien vous aurez besoin de gagner en revenu (la sortie de l'émetteur), compte tenu de vos pertes de chemin (autres dépenses).

Mettons cela ensemble...

Si vous transmettez +18 dBm et avez 150 dB de pertes (dépenses), il vous reste -132 dBm d'énergie au niveau du récepteur. Si la sensibilité de votre récepteur est de -140 dBm, vous êtes en or (essentiellement, vous êtes un DINK - double revenu, pas d'enfants). Si vous avez une grande famille à nourrir (un débit de données élevé ou une technologie radio moindre) et que la sensibilité de votre récepteur n'est que de -120 dBm, vous n'avez pas de chance.

Cela peut donc être une simplification excessive d'une équation de sensibilité RF, mais il est important de garder à l'esprit le concept plus large pour la communication M2M. Si vous ne vous souvenez de rien de cet article dans quelques jours, notez ceci :plus la sensibilité est grande, plus la portée est longue.

Vous vous demandez pourquoi nous écrivons à ce sujet ? La technologie Wide Area, Low Power de Link Labs atteint une sensibilité supérieure à -140 dBm, ce qui lui donne plusieurs fois la portée de Zigbee, Bluetooth ou WiFi. Apprenez-en plus sur cette technologie en cliquant ci-dessous...