Verifica di dispositivi con tecnologia LoRa

LoRa è una delle tecnologie di rete per la raccolta dati da sensori wireless a bassa potenza più diffuse per l'implementazione dell'Internet delle cose (IoT), che offre comunicazioni a più lungo raggio rispetto a tecnologie come Zigbee. Il suo nome deriva da "long range" (lungo raggio) e lavora mediante trasmissioni su bande ISM non soggette a licenza. LoRa è una tecnica di comunicazione radio fisica proprietaria che si basa su tecniche di modulazione a spettro diffuso derivate dalla tecnologia Chirp Spread Spectrum (CSS).

Sensore di potenza R&S®NRP8E RF (da 10 MHz a 8 GHz) con unità di base R&S®NRX
Sensore di potenza R&S®NRP8E RF (da 10 MHz a 8 GHz) con unità di base R&S®NRX

Attività da eseguire

La caratteristica di lunga portata della tecnologia LoRa viene sfruttata al meglio massimizzando la potenza di trasmissione consentita senza superare i limiti normativi. La domanda è: come selezionare il dispositivo LoRa con le migliori caratteristiche di trasmissione?

Soluzione Rohde & Schwarz

Il modo migliore per effettuare misure di potenza precise è utilizzare un dispositivo progettato proprio per misurare la potenza con la massima precisione, ovvero un sensore di potenza RF. I sensori di potenza RF sono in grado di misurare la potenza con una precisione di un ordine di grandezza superiore a quella di un oscilloscopio o di un analizzatore di spettro di fascia alta.

Le misure precise della potenza sono eseguite al meglio con un sensore di potenza RF, poiché questi dispositivi possono misurare la potenza assoluta con estrema precisione. Tuttavia, i sensori di potenza all'avanguardia richiedono solitamente un investimento che potrebbe non essere accettabile per hobbisti, università o piccoli laboratori di ricerca e sviluppo. La nuova serie di sensori di potenza a diodi R&S®NRPxE tiene conto anche di queste considerazioni sui costi.

È la linea di sensori di potenza RF più conveniente del portafoglio Rohde & Schwarz, ma è in grado di supportare misure di potenza estremamente precise. Per una tipica configurazione di test di verifica di un dispositivo LoRa sono necessarie ulteriori apparecchiature:

  • Una catena di segnali caratterizzata composta da componenti RF di alta qualità accoppiati al dispositivo in prova
  • Cavi e connettori
  • Attenuatori e accoppiatori per portare il segnale a circa 0 dBm, il livello ideale per i sensori di potenza RF
  • Un analizzatore di reti vettoriale (VNA) per caratterizzare la catena del segnale

L'attività di misura si articola nelle seguenti fasi:
1. Impostazione e caratterizzazione del percorso del segnale dal dispositivo.
2. Misura del segnale di uscita dei dispositivi LoRa con un sensore di potenza RF, tenendo conto delle perdite di misura.
3. Selezione del miglior dispositivo LoRa e sintonizzazione della potenza su un livello adeguato al punto di alimentazione dell'antenna.
4. Verifica successiva del dispositivo durante l'uso regolare.

Di seguito sono descritti alcuni suggerimenti e buone pratiche supplementari:

  • Caratterizzare l'accoppiatore e l'attenuatore con un VNA economico, quindi caricare il file .s2p risultante sul sensore di potenza a diodi R&S®NRPxE e attivare i dati di correzione per tenere conto della perdita del percorso del segnale.
  • Applicare la coppia corretta utilizzando una chiave dinamometrica.
  • Con un segnale modulato o chirp/burst/impulso, impostare il tempo di apertura sulla durata di un periodo intero, possibilmente almeno tre periodi.
  • La funzionalità “duty cycle” tiene conto dei tempi di accensione e spegnimento del segnale per misurare la potenza media reale.
  • Utilizzando il filtro di mediazione, che sfrutta più cicli di apertura per calcolare una media più precisa, si migliora ulteriormente il risultato della misura.
Applicazione mobile R&S®PowerViewer
Applicazione mobile R&S®PowerViewer
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Ulteriore vantaggio: misure mobili

Le misure di potenza precise vanno solitamente di pari passo con una sofisticata configurazione degli strumenti di misura. Tuttavia, non sempre è possibile disporre di una configurazione sofisticata. Inoltre, a volte può essere utile una lettura rapida ma precisa della potenza. Utilizzando l'applicazione mobile gratuita R&S®PowerViewer, disponibile nell'app store ufficiale per dispositivi mobili Android, è ora possibile eseguire le misure sul proprio cellulare con un sensore di potenza R&S®NRP collegato. Il cavo di interfaccia R&S®NRP-ZKC necessario viene fornito con il connettore USB-C pertinente.

Sensore di potenza R&S®NRP8E RF (da 10 MHz a 8 GHz) con unità di base R&S®NRX
Sensore di potenza R&S®NRP8E RF (da 10 MHz a 8 GHz) con unità di base R&S®NRX
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Attività da eseguire

La caratteristica di lunga portata della tecnologia LoRa viene sfruttata al meglio massimizzando la potenza di trasmissione consentita senza superare i limiti normativi. La domanda è: come selezionare il dispositivo LoRa con le migliori caratteristiche di trasmissione?

Misure mobili con il sensore di potenza R&S®NRP8E RF (da 10 MHz a 8 GHz)
Misure mobili con il sensore di potenza R&S®NRP8E RF (da 10 MHz a 8 GHz)