System-in-package for IoT sigfox applications - Ferreira, Felipe Kalinski (2023)
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.