Filtros SAW

By Asis Rodriguez

Artículo cedido para su publicación por el Dpto. Técnico de Anatronic, S.A.

Para sistemas de adquisición de datos con comunicaciones inalámbricas. Diseños para conseguir alta sensibilidad.

Filtros SAW

Un sistema eficiente para la gestión de la energía, debe incluir un registro automático de datos sobre consumos de electricidad, gas y agua.

Con ello se reducen costes, reduciendo recursos humanos, ahorrando tiempo y limitando posibles errores, en la lectura de los contadores.

Los sistemas e infraestructuras avanzados de medición (IAM) se utilizan para registrar datos de consumo de los clientes.

Estos sistemas transfieren los datos vía RF a las redes de los proveedores que suministran este tipo de servicios, donde serán analizados por sistemas de gestión de la energía.

La sensibilidad y selectividad de los transceivers es crucial para asegurar un enlace altamente fiable entre el IAM y la red (ver fig. 1).

Figura 1 Circuito con transceiver y circuito con transmisor

Existen 2 tipos de sistemas IAM, sistemas únicos de transmisión simple, que transmiten datos en unos tiempos concretos, o sistemas de transceivers más complejos que permiten la transmisión de datos desde una unidad y que además confirma la correcta recepción de los mismos.

Procedimientos para la modulación

Varias técnicas de modulación son utilizadas para asegurar una transmisión de datos fiable.

Por regla general, las aplicaciones multi-canal emplean técnicas FHSS (frequency hopping spread spectrum) o técnicas DSSS(direct sequence spread spectrum), en cambio las aplicaciones de un solo canal utilizan técnicas de ASK (amplitude shift Keying) o tecnicas FSK (requncy shift keying)

Estos sistemas IAM deben ser capaces de entender y gestionar estos procedimientos de modulación.

Para ello es necesario que el interface RF sea muy sensible e inmune a interferencias.

En la práctica muchas de estas interferencias pueden ser provocadas por teléfonos móviles o señales de radio.

Filtro SAW Componente típico

Los sistemas IAM utilizan filtros SAW que permiten la supresión de harmónicos e interfieren en la emisión generada por circuitos integrados.

Además estos filtros SAW garantizan un alto nivel de selectividad, por ejemplo cuando el filtro esta ubicado en el modulo de recepción del sistema IAM, situándose justo detrás o delante de la antena.

Aunque algunos fabricantes de semiconductores ofrecen soluciones con filtros discretos para sustituir los filtros SAW, estos últimos tienen una serie de ventajas sobre dichos filtros discretos.

Los filtros SAW de banda ancha tienen mayor poder de discriminación a menor pérdida de inserción en comparación con los filtros discretos, lo que se traduce en una mayor sensibilidad (Ver Fig. 2).

Otra ventaja de los filtros SAW es su bajo coeficiente de temperatura.

Figura 2 Comparación de filtros SAW frente a filtros LC

El rol de la topología del circuito

Mayor selectividad siempre significa una mayor pérdida de inserción, esto provoca una perdida de la sensibilidad.

Por este motivo la topología del circuito juega un papel clave para mantener la máxima calidad de sensibilidad en estos sistemas IAM.

En el siguiente ejemplo: Ver ejemplo 1.

Ejemplo 1 de topología de circuito

El primer elemento que se encuentra directamente detrás de la antena, juega un papel crítico.

En principio, su factor de ruido define el rango en el que se encuentra el factor de ruido global del sistema.

F1-2 = 12.3 => NF = 10.9 dB

El ruido que provoca el receiver tiene un gran impacto sobre la figura total de ruido., por ello la sensibilidad del receiver se ve reducida.

Esta estructura tiene la ventaja de bloquear señales de interferencia fuera de la banda SAW ya que protege la saturación del LNA interno del CI receiver.

Para reducir aun más el ruido una etapa de alto factor de ganancia y una figura de bajo ruido pueden incluirse delante del filtro SAW como se muestra a continuación. Ver ejemplo 2.

F1-3 = 1.77 => NF = 2.48 dB

Flitro SAW Ejemplo 2

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