Projeto, implementação e caracterização de um transceptor para rede de sensores sem fio em 2.4 GHz

Abstract

O avanço das comunicações sem fio tem impulsionado a expansão da indústria de comunicações móveis a RF (Rádio Frequência). Isso permite que surjam novas maneiras de se analisar um ambiente para coletar dados sobre o mesmo de forma confiável e que atendam as necessidades do usuário. As redes de sensores sem fio encontram hoje uma ampla gama de aplicação, como por exemplo, no controle de consumo de potência em residências, para aplicação em smart grid, e no monitoramento de condições climáticas em plantações. O presente trabalho visa propor e implementar um ambiente para a caracterização de um circuito integrado que será utilizando em redes de sensores sem fio. Este ambiente será formado por placas de circuito impresso projetadas para operar em GHz e circuitos analógicos para o processamento do sinal em banda base. Será apresentada uma simulação mista contendo o bloco LNA (Low Noise Amplifier - Amplificador de Baixo Ruído) e sua respectiva PCI (Placa de Circuito Impresso) com o intuito de validar a metodologia de projeto. A cadeia de banda base é composta por um filtro passa baixa e por um Amplificador de Ganho Programável. Ambos foram projetados, utilizando componentes discretos, e testados nos Laboratórios da FGA (Universidade de Brasília - Faculdade Gama). O resultado da simulação mista comprovou o casamento de impedância das trilhas de 50Ω, no entanto, uma PCI deve ser refeita. Quanto a cadeia de banda base, levando em consideração as limitações dos chips utilizados os resultados laboratoriais obtidos foram satisfatórios. Este projeto está sendo desenvolvido em parceria com o Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT

The advancement of wireless communications has driven the expansion of the mobile communications industry to RF (Radio Frequency). This allows arise new ways to analyze an environment to collect data on the same reliably and that meet user needs. Wireless sensor networks have today a wide range of application, such as power consumption control in households for smart grid application and monitoring the climatic conditions in crops.This study aims at proposing and implementing an environment for characterizing an integrated circuit that is used in wireless sensor networks. This environment will be composed of printed circuit boards designed to operate at GHz and analog circuits for signal processing in the baseband. A mixed simulation will be presented containing the LNA block (Low Noise Amplifier) and their respective PCI (Printed Circuit Board) in order to validate the design. The baseband chain is comprised of a low pass filter and a programmable gain amplifier. Both were designed using discrete components, and tested in the laboratories in the FGA (University of Brasilia – Faculty Gama). The result of the mixed simulation proved with a characteristic - impedance of 50Ω paths, however, a PCI must be redone. The baseband chain, taking into account the limitations of the chips used in the laboratory the results obtained were satisfactory. This project is being developed in partnership with the Information Technology Center Renato Archer.