Tradizionalmente i dispositivi radio, per la maggior parte delle applicazioni, sono stati sviluppati da progettisti RF altamente specializzati. Per alcune applicazioni è ancora cosi...

Moduli radio inseriti nel proprio hardware

Tuttavia ci sono ormai innumerevoli  “moduli radio” che possono essere inseriti nel proprio hardware senza la necessità di grande esperienza di progettazione RF.

Questi moduli stanno contribuendo ad alimentare l’enorme boom di dispositivi IoT.
A seconda della funzionalità del dispositivo che si sta progettando, si dovrà ancora incorporare
circuiti digitali e analogici, e garantire che il modulo radio funzioni come previsto.

“ Il modulo radio deve soddisfare tutta una serie di requisiti”

Quando si accende il dispositivo si desidera sapere se trasmettere o meno. Se è presente un segnale si consiglia di controllare che la frequenza del segnale sia come prevista e
che il livello di potenza del segnale sia corretto. Se non sono come previsto, si avrà un dispositivo che non può funzionare come richiesto.

Il modo più semplice per testare i moduli radio è quello di utilizzare un Analizzatore di Spettro che vi permetterà di misurare la frequenza del segnale e il livello di potenza. Potrebbe anche essere necessario decodificare i segnali, cioè estrarre il contenuto digitale dal segnale; in questo caso un Vector Signal Analyzer (VSA) sarebbe essenziale. (Nota – ci sono molti VSA differenti sul mercato,
e hanno una vasta gamma di test/capacità e quindi una vasta gamma di prezzo).

La figura 1 mostra un esempio di un diagramma a blocchi per un dispositivo IoT dove si evidenziano una serie di potenziali problemi che si vuole risolvere rapidamente.

Per eseguire un debug di un dispositivo con componenti RF, analogici e digitali è necessario uno strumento in grado di catturare tutti questi segnali contemporaneamente, sia nel dominio del tempo (funzionalità classica di un oscilloscopio) sia nel dominio delle frequenze (funzionalità classica di un analizzatore di spettro).

Ad esempio: se il modulo radio non trasmette come previsto, monitorando i comandi del bus di controllo inviato al modulo radio contemporaneamente al monitoraggio del segnale RF, si evidenzia non solo il problema in sé, ma anche ciò che effettivamente sta causando il problema.

Oscilloscopi con analizzatore di spettro

Gli ultimi oscilloscopi Tektronix MDO (Mixed Domain Oscilloscope) hanno un vero analizzatore di spettro integrato e correlato all’acquisizione nel tempo dei canali analogici e digitali. Avendo tutti i segnali acquisiti simultaneamente e correlati nel tempo aiuta la risoluzione di problemi.

“Verificare la ricezione dei dispositivi IoT richiederà un Vector Signal Generator”

È necessario verificare che la ricezione dei moduli radio sia in grado di catturare i segnali RF appropriati; potrebbe anche essere necessario controllare che il modulo radio possa filtrare segnali RF indesiderati.

Il test di sensibilità del ricevitore è un comune requisito di tutti i ricevitori radio, per assicurarsi che il
dispositivo sia capace di ricevere e decodificare un segnale appropriato. Nella maggior parte dei casi è necessario generare un segnale desiderato ad un livello di potenza ragionevole, assicurandosi che il ricevitore possa catturare e decodificare il segnale per poi far diminuire gradualmente la potenza fino ad un punto in cui il dispositivo non è più in grado di ricevere e
decodificare il segnale. Se la potenza del segnale misurato è sotto il requisito di “sensibilità del ricevitore”, allora il dispositivo ha superato il test.

Generatori di Segnale Vettoriale (VSG)

Il modo più semplice per generare un segnale RF all’ apposito standard radio è di utilizzare un Generatore di Segnale Vettoriale (VSG). Questo è uno strumento in grado di generare segnali RF che sono stati modulati (informazioni digitali codificate sul segnale), e consente la creazione/trasmissione di diversi segnali radio segnali, vedi figura 4.

Può anche essere necessario controllare che il ricevitore sia capace di bloccare segnali RF indesiderati, mentre allo stesso tempo ricevere e decodificare un segnale desiderato. Questo può includere segnali generati da un altro dispositivo identico al vostro, ma con la trasmissione su un altro canale, vedere la Figura 5.

Il “Receiver Blocking test” consente di completare la procedura; sono necessari due VSG e un mixer RF.

Approfondimenti

Video

Tektronix MDO4000׃ correlare i segnali digitali, analogici ed RF nel dominio del tempo

Analizzatore di spettro Real-Time
Tektronix RSA600