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TX1/RX1
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| The TX1 and RX1 form a miniature VHF radio transmitter/receiver pair designed for PCB mounting and suitable for extended range data links at speeds up to 10kb/s. Link ranges of 10km+ are achievable with suitable choice of data rate and antennas. | ![]() TX1 and RX1 modules |
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Typical features include:
Available for licence-exempt operation in the UK 173MHz bands, the TX1 & RX1 modules combine effective screening with internal filtering to minimize spurious radiation and susceptibility thereby ensuring EMC compliance. They are particularly suitable for one-to-one and multi-node wireless links where longer ranges are required at low to moderate data rates. Applications include building security, EPOS and inventory tracking, remote industrial process monitoring and data networks. Because of their small size and low power consumption, both modules are ideal for use in battery-powered portable applications such as hand-held terminals. |
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Transmitter - TX1
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Receiver - RX1
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| Evaluation Platform: Universal Evaluation kit or Narrow Band Evaluation Kit | |||
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Functional description The TX1 transmitter module is a two stage crystal controlled NBFM transmitter
operating between 2.2V and 12V at a current of 9.5mA. At 3V supply it
delivers nominally +10dBm RF output. The SIL style TX1 measures 32 x 12
x 3.8 mm excluding the pins. |
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| The RX1 module is a single conversion NBFM superhet receiver capable of handling data rates of up to 10kb/s. It will operate from a supply of 2.7V to 12V and draws 12mA when receiving. A signal strength (RSSI) output with greater than 80dB of range is provided. The SIL style RX1 measures 48 x 17.5 x 5.5 mm excluding the pins. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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TX1 transmitter
Fig1: Block diagram |
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RX1 receiver
Fig.3: RX1 block diagram |
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| Absolute maximum ratings | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Exceeding the values given
below may cause permanent damage to the module.
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Performance specifications: TX1 transmitter (Vcc = 3.0V / temperature = 20°C unless stated) |
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| Notes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Performance specifications:
RX1 receiver (Vcc = 3.0V / temperature = 20°C unless stated) |
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| Notes: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Module test circuits
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![]() Fig.6: RX1 test circuit |
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Applications information |
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Power supply requirements Both modules have built-in regulators which deliver a constant 2.8V to the module circuitry when the external supply voltage is 2.85V or greater, with 40dB or more of supply ripple rejection. This ensures constant performance up to the maximum permitted 10V rail and removes the need for external supply decoupling except in cases where the supply rail is extremely poor (ripple/noise content >0.1Vp-p). Note, however, that for supply voltages lower than 2.8V the regulator is effectively inoperative and supply ripple rejection is considerably reduced. Under these conditions the ripple/noise on the RX1 supply rail should be below 20mVp-p to avoid problems. If the quality of the supply is in doubt, it is recommended that a 10mF tantalum or similar capacitor be added between pin 7 of the module (Vcc) and ground together with a 10ohm series feed resistor between pin 7 and the supply rail. The enable pin allows the module to be turned on or
off under logic control with a constant DC supply to the Vcc pin. The
module current in power down mode is less than 1mA. |
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TX1 modulation requirements The module is factory-set to produce the specified FM deviation with a TXD input to pin 7 of 3V amplitude, i.e. 0V “low”, 3V “high”. Reducing the amplitude of the data input from this value (usually as a result of reducing the supply voltage) reduces the transmitted FM deviation to typically ±2.5kHz at the lower extreme of 2.2V. The receiver will cope with this quite happily and no significant degradation of link performance should be observed as a result. Where the module supply is greater than 3V a resistor must be added in series with the TXD input to limit the modulation amplitude to a maximum of 3V on pin 7. TXD input resistance is 100kW to ground, giving typical required resistor values as follows:
It should be noted that conditions on TXD have a significant effect on the startup time of the module, i.e. the time between En (or En+Vcc) going high and full RF output being produced. For fastest startup TXD should either be low or fed with data (preamble etc) for a minimum of 3ms after En has been asserted. Startup time under these conditions is typically 50-70% of that obtained if TXD is held high over the same period. |
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Reducing the output power of the TX1 If the TX1-173.250 is to be used for other than industrial/commercial applications its output power must be reduced to 1mW to comply with type approval requirements. This is done by inserting a 10dB attenuator network between the module and the antenna or feed, as follows: |
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Fig.7: 10dB attenuator for TX1
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Keep all tracking around the attenuator network as short as possible, particularly ground paths, and use matched 50ohm microstrip lines for input and output connections (track width of 2.5mm if using 1.6mm thick FR4 PCB). |
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RX1 Received Signal Strength Indicator (RSSI) The RX1 receiver incorporates a wide range RSSI which
measures the strength of an incoming signal over a range of 80dB or more.
This allows assessment of link quality and available margin and is useful
when performing range tests. The output on pin 5 of the module has a standing DC bias of 0.15V-0.45V (0.25V typ.) with no signal, rising to 0.9-1.3V (1.15V typ.) at maximum indication. Output impedance is 10kW. Pin 5 can drive a 100µA meter directly, for simple monitoring. Typical RSSI characteristic is shown below (this is for indicative purposes only and is not a guarantee of actual RSSI characteristics): |
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Fig.8: Typical RSSI response
curve
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To ensure a reasonably fast response the RSSI line has limited internal decoupling of 11nF to ground. This results in a small amount of audio ripple on the DC output at pin 5 of the module. If this is a problem further decoupling may be added at the expense of response speed, in the form of a capacitor from pin 5 to ground. For example, adding an extra 0.1mF on this pin will increase the RSSI response time to around 4ms. |
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Expected range Predicting the range obtainable in any given situation is notoriously difficult since there are many factors involved. The main ones to consider are as follows:
The following are typical examples – but range tests should always be performed before assuming that a particular range can be achieved in a given situation: |
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Note: that the figure for 1.2kb/s assumes that the receiver bandwidth has been suitably reduced by utilising an outboard audio filter/data slicer or similar arrangemetn. If the RX1 is used “as it is” the range will be similar to that for 10kb/s. |
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| The TX1 data input is normally driven directly
by logic levels but will also accept analogue drive (e.g. 2-tone signaling).
In this case it is recommended that TXD (pin 7) be DC-biased to 1.2V approx.
with the modulation ac-coupled and limited to a maximum of 2Vp-p to minimize
distortion over the link. The varactor modulator in the TX1 introduces some
2nd harmonic distortion which may be reduced if necessary by predistortion
of the analogue waveform. At the other end of the link the RX1 AF output
is used to drive an external decoder directly. Although the modulation bandwidth of the TX1 extends down to DC, as does the AF output of the RX1, it is not advisable to use data containing a DC component. This is because frequency errors and drifts between the transmitter and receiver occur in normal operation, resulting in DC offset errors on the RX1 audio output. The RX1 in standard form incorporates a low pass filter with a 6kHz nominal bandwidth. In conjunction with similar filtering in the TX1 an overall system bandwidth of 5kHz is obtained. This is suitable for transmission of data at raw bit rates up to 10kb/s. A lower rolloff frequency of around 50Hz has been chosen for the internal filter and data slicer in order to keep receiver settling times reasonably fast. This results in a lowest usable data speed of about 1kb/s for the standard module. In applications such as long range fixed links where data speed is not of prime concern, a considerable increase in range can be obtained by using the slowest possible data rate together with filtering to reduce the receiver bandwidth to the minimum necessary. The internal data slicer is not suitable for data having longer than 1.8ms between transitions and in such circumstances the RX1 audio output can be utilised to drive an external filter and data slicer. The RX1 produces an audio output of approximately 400mVp-p at pin 8, but due to the internal filtering this exhibits a rolloff at low frequencies giving a reduced output of some 100mVp-p as DC is approached. This rolloff can be eliminated and a flat response to DC obtained by using an external RC compensation network, as follows: |
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![]() Fig.9: Audio compensation network |
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The output of the network will be flat from DC to 5kHz+. It will have a standing DC bias of 1V approx. and should not be significantly loaded (input impedance of following stage should ideally be ³1MW). |
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| Antennas The choice and positioning of transmitter and receiver antennas is of the utmost importance and is the single most significant factor in determining system range. The following notes are intended to assist the user in choosing the most effective antenna type for any given application. Integral antennas These are relatively inefficient compared to the larger externally-mounted types and hence tend to be effective only over limited ranges. They do however result in physically compact equipment and for this reason are often preferred for portable applications. Particular care is required with this type of antenna to achieve optimum results and the following should be taken into account: |
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A simple test for interference is to monitor the receiver RSSI output voltage, which should be the same regardless of whether the microcontroller or other logic circuitry is running or in reset. |
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| The following types of integral antenna are in common use: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Quarter-wave whip.
This consists simply of a piece of wire or rod connected to the module at
one end. At 173MHz the total length should be 410mm from module pin to antenna
tip including any interconnecting wire or tracking. Because of the length
of this antenna it is almost always external to the product casing. Helical. This is a more compact but slightly less effective antenna formed from a coil of wire. It is very efficient for its size, but because of its high Q it suffers badly from detuning caused by proximity to nearby conductive objects and needs to be carefully trimmed for best performance in a given situation. The size shown is about the maximum commonly used at 173MHz and appropriate scaling of length, diameter and number of turns can make individual designs much smaller. Loop. A loop of PCB track having an inside area as large as possible (minimum about 5cm²), tuned and matched with 2 capacitors. Loops are relatively inefficient but have good immunity to proximity detuning, so may be preferred in shorter range applications where high component packing density is necessary. |
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Fig.10: Integral antenna configuration
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| Integral antenna summary: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Tamper-proof integral antenna Where the RX1 is used in alarm applications it may sometimes be necessary to provide a warning if any attempt is made to remove or disable its antenna. A typical solution to this problem is as follows: |
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Fig.11: Tamper proof antenna
arrangement
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In normal operation the output will have a resistance to ground of R1+R2. If the antenna is shorted to ground it will show R2 only, and if the antenna is cut it will be open-circuit. R1 and R2 may be any value over 1kW. All track lengths should be kept to a minimum and the output may need to be decoupled in some cases to avoid noise being injected into the antenna from the following circuitry. |
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| External antennas These have several advantages if portability is not an issue, and are essential for long range links. External antennas can be epitomized for individual circumstances and may be mounted in relatively good RF locations away from sources of interference, being connected to the equipment by coax feeder. |
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Helical. Of similar dimensions and performance to the integral type mentioned above, commercially-available helical antennas normally have the coil element protected by a plastic molding or sleeve and incorporate a coax connector at one end (usually a straight or right-angle BNC type). These are compact and simple to use as they come pre-tuned for a given application, but are relatively inefficient and are best suited to shorter ranges. |
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| Quarter-wave whip. Again similar to the integral type, the element usually consists of a stainless steel rod or a wire contained within a semi-flexible molded plastic jacket. Various mounting options are available, from a simple BNC connector to wall brackets, through-panel fixings and magnetic mounts for temporary attachment to steel surfaces. A significant improvement in performance is obtainable if the whip is used in conjunction with a metal ground plane. For best results this should extend all round the base of the whip out to a radius of 300mm or more (under these conditions performance approaches that of a half-wave dipole) but even relatively small metal areas will produce a worthwhile improvement over the whip alone. The ground plane should be electrically connected to the coax outer at the base of the whip. Magnetic mounts are slightly different in that they rely on capacitance between the mount and the metal surface to achieve the same result. A ground plane can also be simulated by using 3 or 4 quarter-wave radials equally spaced around the base of the whip, connected at their inner ends to the outer of the coax feed. A better match to a 50W coax feed can be achieved if the elements are angled downwards at approximately 45°. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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fig.12: Quarter wave antenna / ground plane configurations |
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Half-wave. There are two main variants of this antenna, both of which are very effective and are recommended where long range and all-round coverage are required |
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| Yagi. This antenna consists of two or more elements mounted parallel to each other on a central boom. It is directional and exhibits gain but tends to be large and unwieldy – for these reasons the yagi is the ideal choice for links over fixed paths where maximum range is desired. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Please note: Using a yagi or other gain antenna with the TX1 will exceed the maximum radiated power permitted by UK type approval regulations. It can be used in the UK only in conjunction with the RX1 receiver. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| For best range in UK fixed link applications use a half-wave antenna on transmit and a half-wave or yagi on receive, both mounted as high as possible and clear of obstructions. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Module mounting considerations The modules may be mounted vertically or bent horizontal to the motherboard. Note that the four components mounted on the underside of the RX1 are relatively fragile – avoid direct mechanical contact between these and other parts of the equipment if possible, particularly in situations where extreme mechanical stresses could routinely occur (as a result of equipment being dropped onto the floor, etc). Good RF layout practice should be observed. If the connection between module and antenna is more than about 20mm long use 50W microstrip line or coax or a combination of both. It is desirable (but not essential) to fill all unused PCB area around the module with ground plane. |
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Variants and ordering information The TX1 transmitter and RX1 receiver are manufactured in the following variants as standard:
Other variants can be supplied to individual customer requirements at frequencies from 151.300MHz to 173.250MHz and/or opitomized for specific data speeds and formats. However these are subject to minimum order quantity (MOQ) and long lead time. Please consult the Sales Department for further information. |
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| Some of the non-standard
frequencies readily availble. i.e. no MOQ or long lead time, are as follows: Part number: TX1-xxx.xxx-10 and RX1-xxx.xxx-10 (where xxx.xxx is the operating frequency) |
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Type approval The TX1/RX1 modules are type approved to European harmonised standard ETSI EN 300 220-3 for UK use within the following categories: |
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| REQUIREMENTS FOR CONFORMANCE TO ETSI EN 300 220-3: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| OEMs incorporating the TX1 as a component part of their product are authorized by Radiometrix Ltd to quote our type approval provided that all the above conditions are complied with. Breaching any of these conditions will invalidate type approval. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Limitation of liability The information furnished by Radiometrix
Ltd is believed to be accurate and reliable. Radiometrix Ltd reserves
the right to make changes or improvements in the design, specification
or manufacture of its subassembly products without notice. Radiometrix
Ltd does not assume any liability arising from the application or use
of any product or circuit described herein, nor for any infringements
of patents or other rights of third parties which may result from the
use of its products. This data sheet neither states nor implies warranty
of any kind, including fitness for any particular application. These radio
devices may be subject to radio interference and may not function as intended
if interference is present. We do NOT recommend their use for life critical
applications. R&TTE Directive After 7 April 2001 the manufacturer
can only place finished product on the market under the provisions of
the R&TTE Directive. Equipment within the scope of the R&TTE Directive
may demonstrate compliance to the essential requirements specified in
Article 3 of the Directive, as appropriate to the particular equipment.
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