12
WIRELES Revision 1 @2014 Se S, SENSING & 1, May 2014 emtech Corpo SX1 & TIMING PRO oration 127x ODUCTS www Refer .semtech.com rence m Sx127x R Desi g AP Reference D AN12 gnOv PLICATION N Pag AN12 Design Over 200. 1 vervie NOTE e | 1 200.19 rview 19 ew

AN12 00.19 Sx127x Reference Design Over rview · TX pin of the ... is design, ena ft open‐circ ... 3.2 Lo It may no design co port impe impedanc Details of frequency band is se

Embed Size (px)

Citation preview

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

 

 

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

SX1

& TIMING PRO

oration 

127x 

ODUCTS

 

www

Refer

                      

.semtech.com

rence

                       

m

Sx127xR

Desig

                 AP

ReferenceD

AN12gnOv

PLICATION N

P a g

AN12DesignOver

200.1vervie

NOTE 

e  | 1 

200.19rview

19ew

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

1 IntrThis purpo

design mo

low powe

port OEM

It is recom

1. SX

2. SX

3. SX

4. SX

5. SX

6. SX

7. Se

LoRa™LoRa™, S

frequency

certain am

As with o

broadcast

band of  t

Doppler e

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

roductionose of this do

odule and the

er  transceive

M designs. 

mmended tha

X1272 Datash

X1276 Datash

X1272 Docum

X1276 Docum

X1232 Datash

X1232 Docum

emtech Appli

™ModulatSemtech’s pro

y modulated 

mount of time

other  spread‐

t a signal, ma

the  spectrum

effects. 

& TIMING PRO

oration 

nocument is to

e associated 

rs,  and provi

at this applica

heet  

heet  

ment and Reso

ment and Reso

heet: 

mentation and

ication Note A

tionoprietary mo

pulses  to  en

e. 

‐spectrum mo

king it robust

  it  is also  res

ODUCTS

 

www

 assist the en

development

iding  informa

ation note is r

ources Design

ources Design

d Resources D

AN1200.6, “S

odulation  is a

ncode  inform

odulation  tec

t to channel n

sistant  to  lon

                      

.semtech.com

ngineer with b

t tool for the

ation  relating

read in conjun

n Pack: 

n Pack:  

Design Pack: 

X1232 LNA an

a  spread‐spec

mation, whose

chniques  LoR

noise. In addit

ng  term  relat

 

                       

m

Sx127xR

both the selec

e SX127x fam

g  to  circuit o

nction with th

nd PA Impeda

ctrum  techniq

e  frequency 

Ra™ uses  the

tion, because

ive  frequency

                 AP

ReferenceD

ction of the o

ily of LoRa™

optimization  f

he following d

ance Matchin

que  that use

increases  or 

e entire  chan

e LoRa modul

y error, mult

PLICATION N

P a g

AN12DesignOver

optimum refe

 long‐range, 

for  single  ant

documents:

ng Technique

es wideband 

  decreases  o

nnel bandwid

ation uses a 

ti‐path,  fadin

NOTE 

e  | 2 

200.19rview

erence 

ultra‐

tenna 

s” 

linear 

over  a 

dth  to 

broad 

g and 

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

2 Sem

2.1 SXThe  SX12

schematic

datasheet

The  split 

employing

network o

transmitte

this desig

Port com

reference

thus the s

at R1, the

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

mtechLoR

X1272272RF1xAS  re

c it can be ob

t [1] has been

path  approa

g  the  combin

of the SX1232

ed output po

n implementa

bination  to a

e module  is  in

switch contro

e RF switch m

& TIMING PRO

oration 

RaModule

eference  des

bserved that 

n employed. 

ach  allows  fo

ned  high‐effic

2. The high‐po

ower up to +2

ation. 

a single anten

ntended to  in

ol line is via a 

ay be control

ODUCTS

 

www

eReferen

sign  module 

the split RX/T

Figure 1: SX127

or  the  receive

ciency  transm

ower PA Boos

20 dBm.  Note

nna port  is a

nterface with

separate con

lled via the RX

                      

.semtech.com

nceDesign

schematic  is

TX path as re

72RF1 Evaluatio

er  RFI  port  t

mitter RFO  / 

st transmitter

e that the hig

chieved via  t

 the appropr

ntrol port, by 

XTX pin of the

                       

m

Sx127xR

ns

s  illustrated 

eferenced in t

on Module 

to  be  optimi

RFI  lumped‐

r port is empl

gh‐efficiency 

the single co

riate Semtech

y open‐circuit

e SX1272 (Pin

                 AP

ReferenceD

below  in  Fig

the specificat

zed  for  sens

‐element ma

loyed with th

RFO port is le

ntrol  line RF 

h SX127x Dev

ing R2 and pl

n 23.) 

PLICATION N

P a g

AN12DesignOver

gure  1.  From

tion section o

sitivity  rather

tching  single

his design, ena

eft open‐circ

switch. Whil

velopment Ki

lacing a 1k re

NOTE 

e  | 3 

200.19rview

m  the 

of the 

 

r  than 

e  path 

abling 

uit on 

le  the 

it and 

esistor 

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

2.2 SXThere are

1. SX

2. SX

3. SX

All  SX127

optimum 

2.2.1 SXThe SX127

Figure 2. 

The  868  –

PA_Boost

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

X1276e three versio

X1276RF1IAS

X1276RF1JAS

X1276RF1KAS

76RF1xAS  ref

performance

X1276RF1IA76RF1IAS 169

Figu

–  915 MHz  b

t and RFI_LF. 

& TIMING PRO

oration 

ns of the SX1

: 169 MHz / 8

S: 433 MHz / 8

S: 470 – 490 M

ference modu

e of both the 

AS9 MHz / 868 –

ure 2: SX1276RF

band  is  confi

Note that the

ODUCTS

 

www

276 referenc

868 – 915 MH

868 – 915 MH

MHz / 868 – 9

ule  designs  e

transmitter a

– 915 MHz re

F1IAS 169 MHz /

igured  using 

e RFO_LF pin 

                      

.semtech.com

e design mod

Hz 

Hz  

915 MHz 

employ  the 

and receiver [

eference desi

/ 868 – 915 MHz

RFI_HF  and 

is not connec

                       

m

Sx127xR

dule and thes

split  RX  /  TX

[2]. 

ign module sc

z Dual‐Band Ref

RFO_HF, wh

cted.  

                 AP

ReferenceD

se are summa

X  path  archi

chematic is il

ference Design 

hile  the  169 

PLICATION N

P a g

AN12DesignOver

arized below:

tecture  to  e

llustrated bel

MHz  band  u

NOTE 

e  | 4 

200.19rview

ensure 

low in 

 

tilizes 

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

This  refer

transmitte

limit avai

available 

MHz band

MHz) 

2.2.2 SXThe SX127

Figure 3: 

The 433 M

to meet t

reduced d

The  868  /

connected

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

rence  design 

er PA_Boost 

lable  in this b

at this port is

d as well as th

X1276RF1JA76RF1JAS 433

Figu

MHz band is c

he maximum

due to size co

/  915 MHz  b

d. 

& TIMING PRO

oration 

configuratio

is optimized 

band. RFO_H

s suitable for 

he proposed g

AS3 MHz / 868 –

ure 3: SX1276RF

configured w

m ERP limits p

onstraints. 

band  is  config

ODUCTS

 

www

on  is  primaril

for the 169 M

F  is optimize

the 25 mW E

g2, g2.1,   g3 

– 915 MHz re

F1JAS 433 MHz /

ith RFI_LF an

prescribed by 

gured with  P

                      

.semtech.com

ly  targeted  f

MHz band to

ed  for 868 M

ERP permitted

and g3.1 ban

eference desi

/ 868 – 915 MHz

d RFI_LF. The

both ETSI an

PA_Boost  and

                       

m

Sx127xR

for  ETSI  /  EU

 take advant

Hz – 915 MH

d in the majo

nd extensions

ign module sc

z Dual‐Band Ref

e high‐efficien

nd the FCC, e

d RFI_HF. No

                 AP

ReferenceD

U  applications

age of the 50

Hz. The +14 d

ority of the Eu

s (870 – 876 M

chematic is il

ference Design 

ncy transmitt

ven when an

ote  that  the 

PLICATION N

P a g

AN12DesignOver

s.  The  high‐p

00 mW ERP p

dBm output p

uropean 863 

MHz and 915 

llustrated bel

ter is ideally s

ntenna efficie

RFO_LF  pin  i

NOTE 

e  | 5 

200.19rview

power 

power 

power 

– 870 

– 921 

low in 

 

suited 

ency is 

is  not 

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

This refer

ISM band

power. Th

European

for the Eu

The high‐

FCC  15.23

required. 

2.2.3 SXThe  SX12

Figure 4: 

The 490 M

The 915 M

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

ence design m

. The high po

he  reference 

 g1.3 band (8

uropean g3.1 

efficiency, low

31  and  15.24

X1276RF1K276RF1KAS  49

F

MHz band is c

MHz band is c

& TIMING PRO

oration 

module confi

ower transmi

design modu

869.40 – 869.

band extensi

w‐power RFO

40  application

KAS90 MHz  /  91

Figure 4: SX1276

configured via

configured via

ODUCTS

 

www

guration is in

tter available

ule can also 

.65 MHz) and

on. 

O_LF port is su

ns, where  low

15 MHz  refe

6RF1JAS 490 MH

a PA_Boost an

a RFO_HF and

                      

.semtech.com

ntended prim

e at the PA_B

be used  to e

d is also suita

uitable for bo

w  transmit  p

rence  design

Hz / 915 MHz Du

nd RFI_LF. No

d RFI_HF. 

                       

m

Sx127xR

arily for the N

Boost pin can

exploit  the hi

ble for the 10

oth the 433 M

power  but  lo

n module  sch

ual‐Band Refere

ote that the R

                 AP

ReferenceD

North Americ

n deliver up t

igher ERP  lim

00 mW ERP c

MHz European

ong‐range,  ro

hematic  is  ill

ence Design 

RFO_LF pin is 

PLICATION N

P a g

AN12DesignOver

can 902 – 928

o +20 dBm o

mit available  i

channels prop

n ISM band a

bust  links m

ustrated  belo

left unconne

NOTE 

e  | 6 

200.19rview

8 MHz 

output 

in  the 

posed 

s well 

ay  be 

ow  in 

cted. 

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

This refer

power PA

efficiency

also be u

fully comp

2.3 SXThe Semt

of the Sem

packages.

2.4 SXThe  follow

low powe

2.4.1 SX SX

SX

2.4.2 SX SX

SX

SX

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

rence module

A_Boost trans

y is reduced d

sed for appli

pliant with th

X127xRefeech reference

mtech websit

X127xDevwing develop

er transceiver

X1272/SX1X1272DVK1B

X1272DVK1CA

X1276/SX1X1276DVK1IA

X1276DVK1JA

X1276DVK1KA

& TIMING PRO

oration 

e is intended 

mitter can ou

due to the dim

cations  in the

he requiremen

erenceDese designs for 

te [3, 4]. The 

elopmentpment kits are

s: 

1273AS (868 MHz

AS (915 MHz

1277/SX12AS (169 MHz /

AS (433 MHz /

AS (490 MHz 

ODUCTS

 

www

for applicatio

utput the 50 

mensions of a

e North Ame

nts of ARIB St

signsboth SX1272

reference de

Kitse available  fo

278/ 868 MHz) 

/ 868 MHz) 

/ 915 MHz)

                      

.semtech.com

ons the Chine

mW ERP allow

an electrically

erican 915 MH

tandard T108

 and SX1276 

esigns are ava

or Semtech’s 

                       

m

Sx127xR

ese 470‐510 M

wed by regul

y short anten

Hz and 920 M

8. 

can be down

ailable in Ger

SX127x  fami

                 AP

ReferenceD

MHz ISM ban

ations, even 

nna. The refe

MHz  Japanes

nloaded from 

rber format o

ily of LoRa™

 

PLICATION N

P a g

AN12DesignOver

d, where the

when the ant

erence modul

e  ISM band a

the product 

or as Altium D

  long‐range, 

NOTE 

e  | 7 

200.19rview

 high‐

tenna 

le can 

and  is 

pages 

Design 

ultra‐

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

3 Des

3.1 SinSingle pat

element m

3.1.1 SXThe  SX12

devices sh

The recom

Note  that

matching 

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

signOptim

nglePath(th optimizatio

matching netw

X127272  single pat

hare a similar

mmended sch

t  it  is  recomm

network. 

& TIMING PRO

oration 

mization

(Combineon allows the

work betwee

th RF design 

r front‐end ar

hematic layou

Fig

mended  that 

ODUCTS

 

www

dRFI/RFe designer to

en RFI and RFO

is  identical  t

rchitecture. 

ut is illustrate

gure 5: SX1272 S

PA_Boost  is 

                      

.semtech.com

FO)o remove the

O pins.  

to  that of  th

d below in Fig

Single RF_IO Pat

not combine

 

                       

m

Sx127xR

e need  for the

he  SX1232  ref

gure 5: 

th Schematic 

ed with  the 

                 AP

ReferenceD

e RF switch t

ference desig

RFI port via a

PLICATION N

P a g

AN12DesignOver

through a  lum

gn  [6], as  the

a  lumped‐ele

NOTE 

e  | 8 

200.19rview

mped‐

e  two 

 

ement 

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

3.1.2 SXThe recom

BOMs for

 

 

 

 

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

X1276mmended SX

 the three low

& TIMING PRO

oration 

1276 single p

w‐frequency 

Fig

ODUCTS

 

www

path referenc

bands in Tabl

gure 6: SX1276 S

                      

.semtech.com

ce design is il

le 1, below: 

Single RF_IO Pat

                       

m

Sx127xR

lustrated in F

th Schematic 

                 AP

ReferenceD

Figure 6 and 

PLICATION N

P a g

AN12DesignOver

the correspo

NOTE 

e  | 9 

200.19rview

onding 

 

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

Again  it  i

matching 

3.2 LoIt may no

design co

port impe

impedanc

Details  of

frequency

band is se

This proc

bands. Th

 

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

COMPO

is  recommen

network. 

oad‐Pullanot be possibl

nstraints or P

edances to en

ce for the tran

f  the  match

y RF ports  (R

elected, can b

edure can al

he optimum p

PORT 

RFO_LF 

PA_Boost 

& TIMING PRO

oration 

ONENT IDENT

CC 

CD 

C1 

C2 

C3 

C4 

C10 

L0 

LP 

L1 

L2 

L3 

nded  that  PA

ndMatchine  to  replicate

PCB stack def

nable both op

nsmitter RFO 

ing  network 

FI_HF and RF

be found in [7

so be used  f

port impedanc

T

ODUCTS

 

www

TIFIER 

Table 1: RF_LF 

A_Boost  is  no

nge  the  topolo

finition. In th

ptimum noise

and PA_Boos

and  recomm

FO_HF) of the

7]. 

or matching 

ces measured

FREQ

Table 2: Optimu

                      

.semtech.com

FR

169 MHz

220 pF

220 pF

15 pF 

33 pF 

33 pF 

8.2 pF

5.6 pF

82 nH 

100 nH

56 nH 

47 nH 

33 nH Matching Netw

ot  combined

gy  and  layou

is case the cu

e matching fo

st ports.  

mended  opti

e SX1276 as 

the SX1276 

d for the TX p

QUENCY (MHz

169 

434 

490 

169 

434 

490 um SX1276 Port 

                       

m

Sx127xR

REQUENCY B

work BOM 

d  with  the  R

ut of  the  Sem

ustomer will 

or the receive

imization  pro

well as PA_B

ports  for ope

ports are tabu

z) 

impedance

                 AP

ReferenceD

BAND 

433 MHz 

47 pF 

100 pF 

6.8 pF 

15 pF 

12 pF 

4.7 pF 

2.2 pF 

18 nH 

47 nH 

22 nH 

12 nH 

18 nH 

FI  port  via  a

mtech  referen

require detai

er RFI ports a

ocedure  for 

Boost when t

eration  in  th

ulated below:

Zo

47.8

65.2

61.3

13.2

13.7

14.0

PLICATION N

P a g e

AN12DesignOver

a  lumped‐ele

nce design d

ils of the opt

and optimum 

SX1272,  the

the high‐frequ

e  lower‐frequ

 

pt () 

8 + j28.9 

2 – j1.7 

3 – j7.8 

2 + j6.7 

7 + j2,6 

0 + j1.1 

NOTE 

e  | 10 

200.19rview

ement 

due  to 

imum 

 load‐

e  high 

uency 

uency 

 

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

4 Ref[1]. SX

[2]. SX

[3]. SX

tr

[4]. SX

tr

[5]. SX

[6]. SX

tr

[7]. Se

ht

   

 

 

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

ferencesX1272 Datash

X1276 Datash

X1272  Docu

ransceivers/sx

X1276  Docu

ransceivers/sx

X1232 Datash

X1232 Docum

ransceivers/sx

emtech Appli

ttp://www.se

& TIMING PRO

oration 

heet ‐ http://w

heet ‐ http://w

ment  and  R

x1272/ 

ment  and  R

x1276/ 

heet ‐ http://w

mentation  an

x1232/ 

ication Note 

emtech.com/

 

ODUCTS

 

www

www.semtec

www.semtec

Resources  D

Resources  D

www.semtec

nd Resources

AN1200.6, “S

/apps/filedow

                      

.semtech.com

ch.com/apps/

ch.com/apps/

Design  Pack 

Design  Pack 

ch.com/apps/

 Design  Pack

SX1232 LNA 

wn/down.php

                       

m

Sx127xR

/filedown/dow

/filedown/dow

‐  http://ww

‐  http://ww

/filedown/dow

k  ‐  http://ww

and PA  Impe

?file=AN1200

                 AP

ReferenceD

wn.php?file=

wn.php?file=

ww.semtech.c

ww.semtech.c

wn.php?file=

ww.semtech.c

edance Match

0‐16_SX1232_

PLICATION N

P a g e

AN12DesignOver

sx1272.pdf 

sx1276.pdf 

com/wireless

com/wireless

sx1232.pdf 

com/wireless

hing Techniqu

_API_RF_ST.p

NOTE 

e  | 11 

200.19rview

‐rf/rf‐

‐rf/rf‐

s‐rf/rf‐

ues”  ‐ 

pdf 

 WIRELES

     

Revision 1@2014 Se

             © Semtech  All rights resinformationand may bethereof doeno  responsinstallation,parameters SEMTECH  PSUPPORT ASUCH  APPLpurchase orits officers, which could

     

 Contact In 

 

  

 

S, SENSING &

1, May 2014 emtech Corpo

2014  

served. Reprodun presented in the changed withoes not convey noibility  or  liabilit  repair  or  impr beyond the spe

PRODUCTS  ARE APPLICATIONS, DLICATIONS  IS  UNr use Semtech pemployees,  sub

d arise. 

nformation 

& TIMING PRO

oration 

uction in whole ohis document doout notice. No  lior imply any licety  whatsoever  froper  handling ecified maximum

NOT  DESIGNEDDEVICES OR  SYSNDERSTOOD  TOproducts for any bsidiaries, affilia

Wirele200

PhoneE‐mInt

ODUCTS

 

www

or in part is prohoes not form parability will be acnse under patenfor  any  failure or  unusual  phy

m ratings or oper

D,  INTENDED,  ASTEMS OR OTHEO  BE  UNDERTAsuch unauthori

ates, and distrib

Semtecss Sensing &0 Flynn Roade: (805) 498‐mail: supportternet: http:

                      

.semtech.com

hibited without rt of any quotaticcepted by the nt or other indusor  unexpected ysical  or  electricration outside th

AUTHORIZED  OER  CRITICAL APKEN  SOLELY  ATzed application,butors harmless 

 

ch Corporat& Timing Prod, Camarillo‐2111 Fax: (8t_rf_na@se://www.sem

 

                       

m

Sx127xR

the prior writteion or contract, publisher for anstrial or intellectoperation  resu

cal  stress  includhe specified rang

R  WARRANTEDPLICATIONS.  INT  THE  CUSTOM, the customer sagainst all  claim

ion oducts Diviso, CA 93012805) 498‐38mtech.commtech.com

                 AP

ReferenceD

n consent of theis believed to beny consequencetual property rigulting  from misuding,  but  not  limge.  

D  TO  BE  SUITABCLUSION OF  SE

MER’S  OWN  RISKshall indemnify ms,  costs dama

ion 

04 

PLICATION N

P a g e

AN12DesignOver

e copyright owne accurate and r of its use. Publghts. Semtech asuse,  neglect  immited  to,  expos

BLE  FOR  USE  INEMTECH  PRODUK.  Should  a  cuand hold Semteges and attorne

NOTE 

e  | 12 

200.19rview

er. The reliable lication ssumes 

mproper sure  to 

N  LIFE‐UCTS  IN stomer ech and ey  fees