電子元器件為當代社會制造了無數的驚喜,石英晶體振蕩器作為電子元器件中之一,在電子產品中占有重要的地位.龍湖電子該篇文章目的是幫助工程師為長距離無線ISM收發器設備的LoRa調制系列選擇合適的石英晶體振蕩器.有關石英晶體振蕩器規格和參數的更多信息.

LoRa調制是一種擴頻技術,它使用寬帶線性調頻脈沖對信息進行編碼,信息的頻率在一定時間內增加或減少.

與其他擴頻調制技術一樣,LoRa使用整個信道帶寬來廣播信號,使其對信道噪聲具有魯棒性.此外,因為LoRa調制使用寬帶頻譜,所以它還能抵抗長期相對頻率誤差,多徑衰落和多普勒效應.

LoRa調制晶體規格

LoRa調制的晶體規格見表1.可以看出,Semtech系列LoRa調制收發器的晶振規格與現有SemtechFSKISM收發器相似.由于Semtech收發器的內部振蕩器驅動電路相似,因此沒有特殊的知識產權

需要調節振蕩器.

表1:典型晶體規格

頻率公差

加速度靈敏度

頻率公差

頻率或校準容差,以ppm表示,通常是特定應用的參數.

通常,提供類似于勞拉的靈敏度性能的調制技術,例如窄帶FHSS或高擴頻因子DSSS,通常只需要幾ppm的石英晶體振蕩器容差來確保兩者頻率和符號速率精度.

如前所述,LoRa調制技術不受相對初始頻率的影響發射機和接收機之間的誤差(以及隨后的符號速率容差).

這種對頻率和符號容差的免疫力如圖1所示.

作為頻率偏移(125千赫帶寬)的函數

圖1:相對晶體振蕩器頻率偏移

該圖表明,通常25%的LoRa調制帶寬的頻率容差可以承受,并且仍然保持10%的PER鏈路.這與當前的高預算系統相比是有利的.

加速度靈敏度

加速度靈敏度是對石英晶振加速度靈敏度的測量,描述了短期或瞬時頻率誤差.

受到加速度或機械沖擊的晶體振蕩器的串聯諧振頻率與沒有加速度的相同振蕩器略有不同.已經觀察到,相對于施加到晶體的坐標系,頻移的大小與加速度的大小和方向成比例.[2]

這種效應的一種表現可以考慮在晶體受到加速度循環的情況下fV比率:

圖2:一個振動周期中的瞬時頻率

每個曲線圖顯示了在n/4*fV時間段采樣的瞬時輸出頻率.如果我們考慮這個比率加速度為正弦時,可以觀察到瞬時頻率偏差出現在施加正弦力的波峰和波谷.

可以看出,瞬時頻率偏差的大小與加速度的瞬時幅度成正比.[2]

這實際上可以通過觀察加速度或沖擊對鎖相環載波頻譜的影響來觀察,鎖相環載波采用的晶體振蕩器沒有指定低靈敏度晶振,如圖3所示.

對晶體施加加速力會引起頻率的瞬時變化.瞬時頻率的表觀振幅僅受測量儀器的限制.

圖3:沖擊加速度對晶體參考鎖相環傳輸載波的影響

正如已經指出的,瞬時頻移的幅度也與相對于施加到晶體上的坐標系的加速度方向成比例.如圖4所示,可以觀察到合成加速度矢量與加速度γG的大小成比例,和應用的相對角度(θ,φ).[3]

圖4:相對于晶體封裝的加速度大小

推薦的晶體制造商

熟悉全球定位系統接收器設計要求的晶振廠家能夠為給定的應用推薦合適的晶體,并且還可以就方向提出建議.

負載電容必須從外部施加,并適應晶體的實際克勞德規格,使LO頻率居中.負載電容值可能會因所選晶體零件號和印刷電路板設計而略有不同.

目前SemtechLoRa收發器參考設計僅使用來自以下制造商的32MHzlowG靈敏度晶體.通過選擇以下所需的零件號,直接聯系晶體制造商銷售代表了解更多詳情和規格:

結論

由于LoRa調制包含相對時間和頻率信息,因此可以推斷任何短期頻率變化都可能導致編碼數據的錯誤檢測.

因此,對于那些可能受到加速力(例如沖擊或振動)的應用,例如SX1272收發器在移動鏈路(例如手持或車載應用)中實現的應用,建議使用lowG貼片晶振作為參考振蕩器.

此外,由于合成加速度矢量既有幅度分量,也有角度分量,因此應注意確保晶體和印刷電路板方向都將加速度矢量降至最低.