System-in-package for IoT sigfox applications

In this work, the System-in-Package (SiP) electronic circuit manufacturing technology is presented as an economically viable alternative for implementing solutions where circuits processed in different technologies need to be integrated into a single, compact device. This technology is explored here through the development of a complete hardware plat form designed for implementing devices for the Internet of Things (IoT) in the SigFox standard. The platform consists of an RF front-end module, a sub-GHz radio transceiver capable of operating in any global SigFox configuration, and an ARM M0+ microcon troller with 64 Kbytes of Flash memory, 8 Kbytes of RAM, a 2Kbyte EEPROM, a 12-bit 1.14Msps analog-to-digital multi-channel interface, a 12-bit digital-to-analog interface, ultra-low-power comparators for implementing a wake-up system, and a complete set of digital communication peripherals. In addition to this SiP, only a power source (e.g. two AAA batteries) and an antenna are required to implement applications on the SigFox network. The system integrates an MCU, a radio transceiver, and an RF front-end module, enabling global operation of this device through Sigfox Monarch technology. The SiP operates from a supply voltage of 2.7-3.6 V, and its RF output power is programmable in the range of -30 dBm to 26 dBm. Operating at a supply voltage of 3.3V, it consumes 188.5 mA or 23 mA for RF output power of 22 dBm or 12.8 dBm, at 902.2MHz and 868.13 MHz, respectively. The device also offers a current consumption of 3 µ A in deep sleep mode. The proposed SiP design has successfully met all the requirements for Sigfox Verified certification, enabling the Sigfox Monarch function as well. Currently, it represents the solution with the smallest dimensions approved for Sigfox in the global market, measur ing only 13 mm × 13 mm × 1.1 mm.Neste trabalho é apresentada a tecnologia de fabricação de circuitos eletrônicos System in-Package (SiP), que se oferece como uma alternativa economicamente interessante para a implementação de soluções, onde circuitos processados em tecnologias diversas devem ser integrados em um único dispositivo de tamanho mínimo. Esta tecnologia é aqui explorada através do desenvolvimento de uma plataforma completa de hardware, voltada à implementação de dispositivos para a Internet das Coisas (IoT) no padrão SigFox. Esta plataforma é composta por um módulo front-end de RF, um rádio transceptor sub-GHz, capaz de operar em qualquer configuração global do padrão SigFox, além de um micro controlador ARM M0+, com 64 Kbytes de memória Flash, 8 Kbytes de memória RAM, uma EEPROM de 2Kbytes, interface multi-canal analógico-digital de 12 bits e 1.14Msps, interface digital-analógico de 12 bits, comparadores ultra-low-power para implementação de um sistema de wake-up e linha completa de periféricos de comunicação digital. Além deste SiP, é necessário apenas a conexão de uma fonte de energia (bateria ou 2 pilhas AAA) e de uma antena, para implementar aplicações ma rede SigFox. O sistema integra uma MCU, um rádio transceptor e um módulo front-end de RF, que habilita a operação global deste dispositivo através da tecnologia Sigfox Monarch. O SiP trabalha a partir de uma tensão de alimentação de 2.7-3.6 V e sua potência de saída de RF é programável na faixa de -30 dBm até 26 dBm. Operando com uma tensão de alimentação de 3.3V, ele consome 188.5 mA ou 23 mA para a potência de saída de RF de 22 dBm ou 12.8 dBm, em 902.2MHz e 868.13 MHz respectivamente. O dispositivo também oferece um consumo de corrente de 3 µA no modo deep sleep. O design de SiP proposto, atingiu todos os requisitos da certificação Sigfox Verified com sucesso, habilitando também a função Sigfox Monarch, representando atualmente a solução com as menores dimensões homologada para SigFox no mercado mundial, com apenas 13 mm × 13 mm × 1.1 mm

Modelagem de sistemas de áudio não lineares a partir do método da varredura senoidal

O atual desenvolvimento da tecnologia nos permite realizar medições de forma relativamente simples e acessível em sistemas de áudio, através de interfaces de áudio e computadores com alto poder de processamento. Sistemas de áudio são conhecidos em todo o mundo por gerar não linearidades que geralmente agradam nossos ouvidos, fazem o som parecer mais encorpado e de certa forma mais "vivo". O objetivo deste trabalho é justamente analisar, identificar e modelar essas não linearidades a partir do método da varredura senoidal exponencial. O sinal de excitação que dá nome ao método é utilizado para fazer uma varredura em frequência no sistema analisado. A resposta do sistema é salva e então processada para obtermos os parâmetros que compõe o modelo utilizado. Para a representação do sistema não linear utilizamos o modelo polinomial generalizado de Hammerstein. Neste trabalho estudamos o método proposto com o intuito de implementá-lo e através de dois experimentos validar seus resultados. O primeiro experimento consiste em modelar um sistema simulado no computador e portanto já conhecido. O segundo experimento compreende na identificação e modelagem de um dispositivo de áudio não linear real, um pedal de efeito de distorção para guitarra, o SD-1 da Roland BOSS. Os resultados se mostraram extremamente satisfatórios. Como critério de validação estimamos o erro médio quadrático relativo (EMQ), comparando a resposta do modelo gerado pelo método com a resposta do sistema analisado, quando os dois sistemas são excitados pelo mesmo sinal. Para o primeiro experimento encontramos o valor de 0;1319% para o EMQ analisando a resposta temporal dos sistemas. No segundo experimento, envolvendo o sistema real, obtivemos o valor de 0;0014% para o EMQ analisando também as respostas dos sistemas no tempo.The current development of technology allows us to perform relatively simple and accessible measurements on audio systems, through audio interfaces and with high processing power computers. Audio systems are known all over the world for generating nonlinearities that usually please our ears, make the sound appear more full-bodied and somewhat more "alive." The objective of this work is to analyze, identify and model these nonlinearities from the exponential sinusoidal sweep method. The excitation signal that gives name to the method is used to make a frequency scan in the analyzed system. The system response is saved and then processed to obtain the parameters that make up the model used. For the representation of the nonlinear system we use Hammerstein’s generalized polynomial model. In this work we study the proposed method with the intention of implementing it and validating its results through two experiments. The first experiment consists in modeling a simulated system in the computer and therefore already known. The second experiment involves the identification and modeling of a real non-linear audio device, a distortion pedal for guitar, SD-1 from Roland BOSS. The results were extremely satisfactory. As a validation criterion we estimate the relative mean square error (EMQ), comparing the model response generated by the method with the analyzed system response, when the two systems are excited by the same signal. For the first experiment we find the value of 0:1319% for the EMQ by analyzing the time response of the systems. In the second experiment, involving the real system, we obtained the value of 0:0014% for the EMQ, also analyzing the responses of the systems in time