Per Einchip-Transceiver und Sub-GHz-Band ins Internet der Dinge

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Jahrelanger wartungsfreien Betrieb ohne Batteriewechsel

Ein weiterer Aspekt des Link Budgets ist, dass die Empfängerempfindlichkeit von der Datenrate und Betriebsfrequenz abhängig ist. Dies ist nicht unbedingt für kurze Reichweiten von Belang, aber es kann für Designs entscheidend sein, die für Systeme in rauen Umgebungen und einen jahrelangen wartungsfreien Betrieb ohne Batteriewechsel vorgesehen sind.

Zu den Beispielen gehören Gas- und Wasserzähler, Steuerungen für Industriebeleuchtungen, Umweltüberwachung und andere proprietäre Systeme mit bis zu 1000 kb/s. Die Auswahl der richtigen Datenrate für das Design beeinflusst ebenfalls die Reichweite und den Stromverbrauch. Eine Reduzierung der Datenrate von 1000 kb/s auf 20 kb/s kann zum Beispiel die Reichweite um den Faktor 6 erhöhen.

Entscheidender in diesem Zusammenhang ist jedoch der Aspekt, dass durch die Reduzierung der Frequenz von 2400 MHz auf 915 MHz die Reichweite um den Faktor 2,6 erhöht werden kann. Ein zusätzliches externes Frontend vergrößert ebenfalls die Reichweite und Link-Robustheit, erhöht aber auch den Stromverbrauch. Das erfordert reiflich überlegte Kompromisse bei vielen Anwendungen und Einsatzbereichen.

Außerdem können auch zusätzliche Steuerkomponenten für den ausgewählten Transceiver erforderlich sein. Der Baustein AT86RF212 stellt beispielsweise die notwendigen Logiksignale zur Verfügung, die die automatische Steuerung eines externen HF-Frontends ohne eine Firmware-Interaktion erleichtern.

Bei Smart Metern, die überall im Haus installiert werden können, ist eine genaue Überlegung hinsichtlich der Antennen-Position des Systems erforderlich. Drahtlose Signale nutzen mehrere Pfade, und, wie man von WiFi weiß, ist der Einsatz im Haus mit vielen Herausforderungen verbunden.

Jede dieser Reflexionen kann Phasenverschiebungen, Zeitverzögerungen, Dämpfungen und sogar Verzerrungen verursachen, die zu destruktiven Interferenzen an der Antenne führen können.

Mittels Antennen-Diversity, also durch die Verwendung mehrerer Antennen zum Empfang der Signale, lässt sich dieses Problem besonders wirkungsvoll reduzieren. Dies ist möglich, weil mehrere Antennen dem Empfänger mehrere Beobachtungen desselben Signals liefern.

Jede Antenne betrachtet eine andere Interferenz-Umgebung. Wenn also eine Antenne ein sehr schwaches Signal empfängt, kommt wahrscheinlich an einer anderen Antenne ein ausreichendes Signal an. Insgesamt kann ein solches System eine sehr robuste Verbindung ermöglichen.

Das Bauteil AT86RF212B verwendet zum Beispiel zwei Antennen, um den zuverlässigsten HF-Signalpfad auszuwählen. Dies wird vom Funktransceiver während der Suche des Präambel-Felds automatisch ohne Eingriff durch die Anwendungssoftware ausgeführt.

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