Componentes RF

Para que un sistema de comunicaciones móviles proporcione las mejores prestaciones posibles, y así ofrecer al usuario la mejor calidad de experiencia (QoE) con la mayor calidad de cobertura y velocidad de transmisión de datos, debemos tener en cuenta 3 factores importantes que impactan significantemente a las prestaciones del sistema:
· Intermodulación pasiva (PIM)
· Aislamiento
· Pérdida de retorno

Los componentes pasivos de SPINNER estás diseñados para mitigar las interferencias producidas y así poder proporcionar al sistema:

                     BAJO PIM                             ALTO AISLAMIENTO               BAJO VSWR

INTERMODULACIÓN PASIVA

· El óxido de metal, las zonas de contacto y materiales ferromagnéticos tienen propiedades no-lineales.
· El efecto del PIM siempre aparece cuándo al menos dos frecuencias diferentes son transmitidas desde un componente pasivo, tales como un conector o un cable coaxial. La no linealidad del componente puede causar que una señal de distorsión aparezca en el rango de frecuencia de una señal útil (la banda de recepción es aún más crítica).
· Efectos no lineales pueden ser causados por mal diseño, imprecisiones de fabricación, materiales defectuosos, superficies mal terminadas e incluso por impurezas en los materiales o fallos en el proceso de montaje.
· Los productos de distorsión más importantes son los productos de tercer orden de intermodulación, comúnmente llamados IM3.


IM3 es expresado en dBc (dB relative to Carrier): usando 2 portadores de 20 W (o lo que es lo mismo 43 dBm).
Niveles óptimos de IM3 deben ser ≤ -160 dBc
Frecuencias IM3:

· SPINNER ya alarmó del efecto PIM en los primeros comienzos de la era de las comunicaciones móviles.
· SPINNER destina muchos esfuerzos y recursos en el desarrollo de productos de bajo PIM, y realizando medidas en fábrica
Diseño + material + fabricación = producto de bajo PIM
· IEC 62037-1 recomienda que los sistemas de medida de PIM sean al menos 10 dB mejor que el valor de PIM del componente que se quiere medir (DUT).
Medir una antena especificada con IM3 < -150 dBc con 2 x 20 W requiere un test setup con todos los componentes mejores que -160 dBc.
· Medidas correctas de PIM requieren un sistema de medida profesional extremo a extremo.

MIDIENDO LA INTERMODULACIÓN PASIVA

¿En qué rango de medida nos movemos? O, en otras palabras, ¿en qué rango la distorsión PIM afecta en la eficiencia total de nuestro sistema de comunicaciones?
Para poder hacernos una idea del rango, voy a hacer una analogía de la relación entre una distancia de tan solo 10 μm y la distancia del Sol a La Tierra. Su relación sería de -162dB, similar a un valor de PIM bueno.

Si hacemos lo mismo con un par de señales de 20W y queremos obtener un PIM de -162dBc. ¿Cuál tendría que ser la potencia de IM3?

Estamos hablando de una señal ínfima (1,26 Femtovatios) para no tener problemas de intermodulación pasiva. En cuanto la potencia de la señal IM3 empiece a aumentar de ese valor, empezaremos a tener problemas, y la eficiencia de nuestro sistema de comunicaciones móviles se verá menguada.

AISLAMIENTO

· El aislamiento se define como la interferencia (cross-talk) entre dos señales de canal.
· El aislamiento “interband” (entre bandas) ocurre entre diferentes bandas de señal (como por ejemplo 5G 700 y LTE 800)

· El aislamiento “intraband” (dentro de banda) ocurre entre diferentes señales de operadores en la misma banda

· El nivel de aislamiento alcanzado depende de la calidad del componente usado:
Buenos acopladores tienen aislamiento de hasta 30 dB
Buenos combinadores tienen aislamiento de hasta 50 dB

"Cuanto mayor es el aislamiento, mejor la eficiencia global del sistema"

PÉRDIDA DE RETORNO (VSWR)

· Cada vez que una señal se aplica a un componente pasivo, cierta cantidad de señal pasará a través (transmisión), otra parte es absorbida dentro del componente (pérdida de transmisión) y una tercera parte es reflejada hacia la fuente. La potencia reflejada se conoce como pérdida de retorno o VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), en español ROE (Relación de Onda Estacionaria).
· La fórmula que relaciona el RL con el VSWR es la siguiente:

· Esta reflexión ocurre con cada desadaptación entre componentes o dentro de los mismos debido a diferentes impedancias.
· El mejor VSWR sería 1.0, lo cual significa que no se refleja nada y se transmite el 100% de la señal.

RELACIÓN ENTRE PÉRDIDA DE RETORNO (VSWR)  Y AISLAMIENTO

· Caso 1: Conectar un componente con baja reflexión (VSWR = 1.1) a un acoplador excepcional, el aislamiento puede ser de hasta 30 dB
· Caso 2: Conectar un componente con alta reflexión (VSWR = 1.3) al mismo acoplador anterior, el aislamiento puede descender hasta 23 dB
· Caso 3: Mientras que si conectas un componente con baja reflexión (VSWR = 1.1) a un acoplador peor, el aislamiento puede ser de nuevo de 23 dB
En resumen, la eficiencia total del sistema se ve afectada por las prestaciones del peor componente del sistema.

Las reflexiones tienen lugar en cada componente discreto a lo largo de toda la red de distribución. Cuánto más cercano a la fuente, más crítico es, reduciendo la SINR total del sistema.

EL BUEN RENDIMIENTO DE LA RED COMIENZA CON UN BUEN AISLAMIENTO

Para el despliegue de sistemas pasivos de antenas distribuidas (sistemas DAS) para dotar de coberturas de interiores a todo tipo de infraestructuras, aquí es donde recomendamos el uso de nuestros sistemas de combinación multi banda multi operador, ya que están integrados y medidos en fábrica proporcionando el mejor nivel de aislamiento del mercado y asegurando así el mejor rendimiento posible de la red frente al uso de conexiones de múltiples componentes discretos.
Ejemplo de un combinador SPINNER para 3 operadores y 4 bandas cada uno:
· 30dB de aislamiento interband (entre distintas bandas del mismo operador)
· 50dB de aislamiento intraband (dentro de misma banda entre los 3 operadores)

Ejemplo de sistema de combinación 12x3 para 3 operadores y 4 bandas cada hasta LTE
12 : 3 Combining system 700-900/1800/2100/2600 MHz 4.3-10 female - BN: 572660 - Product Finder SPINNER GmbH

Ejemplo de sistema de combinación 15x3 para 3 operadores y 5 bandas cada uno hasta 5G (banda de 3600MHz).
15 : 3 Combining system 700-900/ 1800/ 2100/ 2600/ 3800 MHz 4.3-10 female - BN: 570297 - Product Finder SPINNER GmbH

Y CONTINÚA CON EL MEJOR VSWR POSIBLE DE CADA UNO DE LOS COMPONENTES A LO LARGO DE LA RED


Lo cuál se traduce en un alto aislamiento del sistema completo. De nada sirve poner un combinador de alta calidad si a lo largo de la red desplegamos componentes y jumpers coaxiales con malas pérdidas de retorno, ya que como hemos visto, eso menguará el aislamiento y eficiencia global del sistema.

Conclusión: RENDIMIENTO GLOBAL DEL SISTEMA

“Signal-to-interference-plus-noise-ratio” (SINR) es usado habitualmente en sistemas de comunicaciones móviles para medir la calidad de las señales.
· SINR es un valor usado para dar un límite superior teórico de la capacidad de canal (o la tasa de transferencia de datos) en un sistema de comunicaciones móviles.

· Ejemplo: Rx = -90 dBm; Rxnoise = -110 dBm => SINR = 20 dB
· La siguiente tabla muestra la reducción de la eficiencia (capacidad del sistema) cuando establecemos el valor de 20 dB de SINR como referencia para el 100% de eficiencia del sistema.

Cuánto mayor SINR, significa que:
· Más eficiente es nuestra red.
· Más capacidad por usuario.
· Mayor número de usuarios soportado.
En el siguiente esquema podemos ver como varía la capacidad de la red según va decreciendo el valor de SINR, lo cuál se traduce a que se pueden conectar menor número de terminales soportando la misma capacidad de red.

En SPINNER somos expertos desde hace más de 75 años, y fabricamos componentes de muy alta calidad para poder proporcionar la mayor eficiencia a su red de comunicaciones móviles, incluyendo los conectores de nueva generación NEX10® (conectores, adaptadores, jumpers coaxiales y kits de calibración para VNAs)
RF components - Product Finder SPINNER GmbH

Autor: Alejandro Fernández Gálvez, Ingeniero Superior de Telecomunicaciones por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) – Sales Manager Spain & Portugal en SPINNER.

Circuit Design, Inc ha anunciado el lanzamiento del STD-504, un módulo transceptor de radio de 2,4 GHz para aplicaciones industriales de tamaño pequeño y compacto, ideal para su integración en equipos industriales. El STD-504 utiliza la banda ISM de 2,4 GHz, lo que permite su funcionamiento a nivel mundial, y cumple con las normativas EN, FCC, ISED y ARIB, haciéndolo apto para el mercado global.

Mecter S.L. presenta los módulos de comunicación LoRa de su representada AI Thinker, modelos Ra 01S y Ra 01SH, diseñados para enlaces inalámbricos de largo alcance que requieren bajo consumo y alta inmunidad a interferencias. La tecnología LoRa (acrónimo de Long Range) está especialmente diseñada para transmitir pequeñas cantidades de datos a largas distancias, consumiendo muy poca energía y a un coste relativamente bajo.

Opera en bandas sub-GHz no licenciadas usando modulación de espectro ensanchado (Chirp Spread Spectrum, CSS), lo que permite robustez y mayor alcance a costa de velocidades de transmisión más bajas. LoRa se ha consolidado como una solución habitual del Internet de las Cosas (IoT) para redes de sensores, telemetría, automatización de edificios, control de riego, ciudades inteligentes, control remoto y otras aplicaciones donde prima la autonomía energética y la fiabilidad del enlace. El módulo Ra 01S incorpora el moderno transceptor SX1268 de Semtech, y trabaja en el rango de 410 a 525 MHz, mientras que el módulo Ra 01SH incorpora el transceptor SX1262 y trabaja en la banda de 803 a 930 MHz, incluyendo las frecuencias de uso más habitual en Europa (868 MHz) y América (915 MHz). Ambos módulos ofrecen una potencia de salida de hasta +22 dBm y una alta sensibilidad de aproximadamente –140 dBm, lo que les permite cubrir distancias considerables con bajo nivel de error.

Otras características comunes:

• Modulaciones: Además de LoRa™ (CSS), soportan FSK, GFSK, MSK, GMSK y OOK.

• Interfaz: Utilizan interfaz SPI.

• Alimentación: Funcionan con tensiones de 2,7 V a 3,6 V (típica de 3,3 V).

• Consumo Máximo: 140 mA.

• Consumo Mínimo: Corriente en la recepción de 4,5 mA (4,2 mA para el Ra-01SH) y en modo espera (standby) de 1,6 mA.

• Temperatura de Operación: De –40 ºC a +85 ºC.

• Certificaciones: CE y FCC.

Integración y Diseño
Todos los módulos se ofrecen en un encapsulado SMD16 de reducido tamaño (17 × 16 × 3,2 mm) que facilita la integración equipos donde el espacio es un factor crítico. Cuentan con conexión de antena mediante soldadura a pad TH (ideal para antenas helicoidales) o conector IPEX. Al contar ambas versiones con el mismo formato físico se puede diseñar una única placa para y elegir posteriormente la frecuencia según la región o el proyecto.

Más información

El aumento constante en la frecuencia de funcionamiento, la velocidad de los datos y la densidad de integración en sistemas electrónicos ha convertido a las pérdidas eléctricas en uno de los principales factores limitantes del rendimiento. Tanto en aplicaciones de radiofrecuencia (RF) como en diseños digitales de alta velocidad, la correcta selección de materiales de baja pérdida es esencial para garantizar integridad de señal, eficiencia energética y confiabilidad del sistema.

Desarrollados en estrecha colaboración con EM Microelectronic, Tageos presenta nuevos productos que ofrecen comunicación de campo cercano (NFC) y funcionalidad de doble frecuencia (HF/NFC y UHF) para etiquetar una amplia variedad de productos y envases.

A medida que las industrias aceleran la transformación digital, la necesidad de conectar millones de dispositivos (sensores, medidores, rastreadores y dispositivos portátiles) es cada vez más urgente. Esta revolución del Internet de las Cosas demanda un balance perfecto entre rendimiento, eficiencia energética y coste. En este escenario, Mecter S.L. presenta los nuevos módulos 5G RedCap (familia AC5035) de SparkLAN, que se posicionan como piezas clave para el despliegue de soluciones conectadas de una forma más escalable y eficiente.

Los módulos celulares 4G LTE son dispositivos compactos que dotan de conectividad móvil a una amplia gama de equipos y sistemas electrónicos, tales como sensores, medidores, trackers, gateways, puntos de venta, etc. Estos módulos actúan como la interfaz directa con la nube, aprovechando la infraestructura de las redes celulares 4G que utilizan los smartphones.

Optical Zonu Corporation anunció el lanzamiento de la línea de productos OZ200 de módulos transmisores y receptores, capaces de ofrecer enlaces RFoF de ultra alto rango dinámico (UHDR) superiores a 65 dB y hasta 6 GHz de ancho de banda. Cada módulo funciona de forma independiente o se instala en una tarjeta de línea de cuatro ranuras para el chasis J19U de 3 pulgadas y 3 unidades de rack (RU) de Optical Zonu, lo que permite hasta 64 combinaciones de transmisores o receptores por rack para transporte de alta densidad.

Mouser ya suministra los módulos inalámbricos CC33 de BeagleBoard. Estos módulos están alimentados por el chip de conectividad de décima generación de TI (CC3301), ofrecen un rendimiento de aplicación de hasta 50 Mbps y están diseñados para un rendimiento fiable en condiciones extremas (de -40 a +85 °C), lo que los hace ideales para diversas aplicaciones que requieren una conectividad inalámbrica robusta.

Por si te lo habías perdido, hay nuevas iteraciones de Wi-Fi que cambian el debate del rendimiento de los radioenlaces individual al rendimiento de la red. Se han introducido muchas técnicas nuevas en los estándares Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E y Wi-Fi 7, que pronto serán ratificados, que mejoran el rendimiento, tanto a nivel de dispositivo como de red. Diseñar un módulo frontal Wi-Fi utilizando un SoC inalámbrico basado en los nuevos estándares Wi-Fi puede ser complejo y costoso, por lo que elegir un módulo precertificado es la forma más sencilla de llegar rápidamente al mercado.

SIM Com ha anunciado que toda su gama de módulos IoT Cat 1 bis se está preparando con el firmware necesario para admitir la funcionalidad SGP.32, lo que facilita el aprovisionamiento remoto simple de módulos IoT. Desarrollado por la GSMA, el estándar SGP.32 permite la conectividad con dispositivos IoT sin necesidad de tarjetas SIM físicas u otras interfaces de usuario.

NeoCortec y Embit han presentado un módulo de red inalámbrica NeoMesh de doble banda (subGHz/2,4GHz), integrado y habilitado para LoRa, y una pila LoRaWAN®. Tras la primera demostración de la capacidad de formar una red inalámbrica NeoMesh utilizando modulación LoRa en un módulo de red inalámbrica de 2,4GHz en electronica 2024, este nuevo módulo de doble banda permite el uso de la nueva tecnología en muchas más aplicaciones y ofrece una mayor flexibilidad a los clientes.

U-blox ha anunciado el lanzamiento y la disponibilidad de su módulo GNSS de banda completa (All-Band), el ZED-X20P. Diseñado para ofrecer al mercado masivo una precisión centimétrica de localización global, todo ello a un coste total hasta un 90 % inferior al de las soluciones tradicionales. El ZED-X20P se basa en la dilatada experiencia de u-blox en soluciones de sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) para romper las barreras tecnológicas y de costes y poner por primera vez al alcance de numerosas aplicaciones capacidades de navegación a nivel mundial y a nivel centimétrico.

Mouser ya tiene en stock el módulo de Wi-Fi® 6E + Bluetooth® 5.4 Sona™ IF513 de Ezurio. Diseñado basándose en el conjunto de chips avanzado AIROC™ CYW55513 de Infineon, el Sona IF513, disponible en Mouser.com, ofrece un rendimiento inalámbrico excepcional, funciones de seguridad sólidas y una integración flexible. Este módulo es compatible con el espectro de Wi-Fi de 6 GHz para ofrecer velocidades de datos más rápidas, una menor latencia y una eficiencia de red mejorada.

Mouser ya distribuye los módulos IoT LTE Cat 1bis LEXI-R10 de u-blox. El LEXI-R10 es un módulo IoT LTE Cat 1bis ultrapequeño basado en la plataforma Qualcomm QCX216 para diseños con limitaciones de tamaño, como aplicaciones de red para dispositivos ponibles, seguimiento de activos, transporte, logística, asistencia sanitaria, medidores inteligentes, ciudades inteligentes, micromovilidad y sensores.

Giesecke+Devrient (G+D) y Murata presentan el primer módulo de conectividad del mundo que aplica la nueva especificación SGP.32 Remote SIM Provisioning (RSP) de la tecnología SIM integrada (iSIM). Esta solución se basa en el innovador módulo de conectividad Tipo 2GD Cat.M1/NB-IoT de Murata que soporta el estándar ETSI/3GPP Release 17 y el sistema operativo SIM altamente seguro de Giesecke+Devrient (G+D) que cumple con SGP.32.

Mouser ya tiene en stock el nuevo módulo Bluetooth® Low Energy (BLE) de banda ultraancha (UWB) ISP3080 de Insight SiP. El ISP3080 es un módulo muy miniaturizado que ofrece una solución de medición de distancia independiente, perfecta para aplicaciones de consumo, industriales y médicas, sistemas de localización en tiempo real (RTLS), control de acceso, así como posicionamiento en interiores.

Las aplicaciones más exigentes, como radares, prueba y medida, exigen componentes especializados con un control preciso de la frecuencia y un ruido de fase ultrabajo para mejorar la claridad de la señal, la estabilidad y el rendimiento del sistema en general. Microchip Technology anuncia hoy su nueva familia 101765 de osciladores SAW controlados por tensión (VCSO), diseñados para ofrecer un ruido de fase ultrabajo y funcionar a 320 MHz y 400 MHz, con el fin de dotar al mercado aeroespacial y de defensa de una tecnología especializada para generar señales y frecuencias precisas.

Farnell ya distribuye el nuevo interruptor de antena RF SPDT (unipolar monodireccional) de alta potencia de Toshiba.

El interruptor RF SPDT (TCWA1225G) es importante para la expansión de las redes 5G. Esto se debe a que la expansión requiere antenas cada vez más compuestas por rutas de transmisión de señales complejas que necesitan conmutación RF con baja pérdida de inserción y alta potencia de entrada, pero en un encapsulado compacto.