Transceptores RF para conectividad inalámbrica en dispositivos 5G e IoT

El internet de las cosas (IoT) solo es posible gracias a la interconectividad entre dispositivos utilizando la tecnología de comunicación inalámbrica como medio para conectar personas, objetos, ubicaciones e incluso animales a internet. Una gran ventaja de usar dispositivos IoT es la transmisión directa y el intercambio continuo de datos digitales. Asimismo, tiene un impacto sustancial en diferentes sectores como el tráfico, la salud, el clima y el monitoreo ambiental.

Cuando se trata de conectividad a internet, hay algunos dispositivos que rápidamente vienen a la mente; nuestros smartphones, computadoras personales, tabletas, escritorios y otros. Han sido construidos con la capacidad de conectarse a internet y, al hacerlo, intercambiar datos e información. Pero hay otros dispositivos inteligentes que originalmente no estaban destinados a tener interconectividad. Los componentes RF proporcionan conectividad inalámbrica a estos dispositivos y les permite comunicarse y trabajar de forma remota al igual que las computadoras y smartphones.

Frecuencia y Protocolo

La frecuencia y el protocolo de comunicación inalámbrica determinarán los componentes relevantes requeridos en cualquier dispositivo IoT. Estos dos factores trabajan de la mano para proporcionar comunicación inalámbrica dentro de una cierta banda de frecuencia. Cualquier dispositivo inalámbrico requiere un chip transceptor inalámbrico para operar y funcionar como se pretende. Muchos dispositivos IoT se comunican vía Wifi, ZigBee, Bluetooth, u otro protocolo en el rango de frecuencia de GHz.

Algunos transceptores pueden ser reconfigurados digitalmente para soportar diferentes protocolos según sea necesario dentro de un solo dispositivo. Con los dispositivos habilitados para 5G que vienen, los transceptores deben complementarse con un interruptor de sintonización de antena para proporcionar formación de haz para la transmisión direccional. Los amplificadores y filtros son otros componentes RF que son cruciales en una variedad de dispositivos, incluidos los dispositivos IoT. Los amplificadores de potencia y los amplificadores de señal débil se utilizan principalmente en dispositivos IoT. Los amplificadores de señal débil se utilizan en el lado receptor de un transceptor inalámbrico, mientras que los amplificadores de potencia encuentran su lugar en el lado de transmisión de un transceptor.

Comienza Con Tu Transceptor

Tu transceptor formará la piedra angular de las capacidades de comunicación inalámbrica de tu dispositivo IoT. Lo que solía estar separado en transmisores, receptores y otros componentes de apoyo, un transceptor IC integrado proporciona acondicionamiento de señal, modulación y funciones de transmisión/recepción en un solo paquete. Aquí hay algunas excelentes opciones para transceptores inalámbricos que operan en varias bandas de frecuencia:

Semtech, SX1211I084TRT

Este transceptor SX1211I084TRT de Semtech es un transceptor de frecuencia más baja que opera en las bandas de 863-870, 902-928 o 950-960 MHz con modulación FSK o OOK. La tasa de datos para este transceptor solo alcanza 25 kbps con FSK o 2 Kbps con OOK, por lo que su uso se limita a aplicaciones que involucran un menor rendimiento. Un gran ejemplo es la transmisión de datos periódica desde un pequeño arreglo de sensores inalámbricos. Sin embargo, la naturaleza altamente integrada de este paquete ayuda a reducir el conteo total de componentes, lo que lo hace ideal para su uso en dispositivos vestibles que se comunican a frecuencias RF más bajas:

La SX1211... arquitectura altamente integrada permite un mínimo conteo de componentes externos mientras mantiene la flexibilidad de diseño. Todos los principales parámetros de comunicación RF son programables y la mayoría de ellos pueden ser configurados dinámicamente. Cumple con los estándares regulatorios europeos (ETSI EN 300-220 V2.1.1) y norteamericanos (FCC parte 15.247 y 15.249).

Circuito de aplicación típico, del datasheet de SX1211

Infineon, BGT24MTR12

Para las próximas aplicaciones 5G, el transceptor BGT24MTR12 de Infineon es una excelente elección para la comunicación inalámbrica en el rango de frecuencia de 24 a 24.25 GHz. Los terminales de entrada RF son de un solo extremo, lo que significa que se deberá tener cuidado para proporcionar supresión de EMI a nivel de PCB. Este dispositivo es lo suficientemente flexible como para interfazarse con una variedad de MCUs a través de la comunicación SPI, y el dispositivo tiene un consumo de energía razonable de 690 mW en modo de operación continua con una potencia de salida máxima de 11 dBm. Finalmente, este dispositivo incluye un sensor de temperatura y un detector de potencia como parte de un esquema general de regulación de potencia:

El monitoreo de la temperatura del chip se proporciona mediante el sensor de temperatura integrado que entrega un voltaje proporcional a la temperatura... Para la indicación de potencia RF, los detectores de voltaje pico están conectados a la salida del amplificador de potencia TX y al amplificador de potencia medio LO.

Imágenes superior e inferior del transceptor RF BGT24MTR12 de Infineon

Maxim Integrated, MAX2829ETN+

El transceptor RF MAX2829ETN+ de Maxim Integrated proporciona comunicación inalámbrica de banda única o dual a través de las bandas mundiales 802.11a/g de 2.4 a 2.5 GHz, y de 4.9 a 5.875 GHz en un paquete de montaje superficial. Este transceptor es ideal para dispositivos IoT que operan a través de Wifi y Bluetooth. Los filtros integrados proporcionan acondicionamiento de señal con buena rechazo de ruido en una variedad de frecuencias de banda base, y la tasa de datos máxima depende del esquema de modulación utilizado para transmitir datos:

Cada CI elimina completamente la necesidad de filtros SAW externos implementando filtros monolíticos en el chip tanto para el receptor como para el transmisor. El filtrado de banda base y las rutas de señal Rx/Tx están optimizadas para cumplir con los estándares IEEE 802.11a/g y cubren el rango completo de las tasas de datos requeridas (6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 y 54Mbps para OFDM; 1, 2, 5.5 y 11Mbps para CCK/DSSS)

Ejemplo de circuito de aplicación de 5 GHz con el transceptor de RF MAX2829ETN+, encontrado en la hoja de datos de Maxim Integrated

Desde que los dispositivos IoT salieron a la luz hace algunos años, han continuado evolucionando. Los últimos protocolos y tecnologías han ayudado a que estos dispositivos se vuelvan más accesibles, eficientes en términos de energía, rentables y seguros. Los nuevos productos con conectividad inalámbrica están expandiéndose más allá de la electrónica de consumo; espere más aplicaciones en la fabricación, así como en vehículos autónomos conectados y dispositivos habilitados para 5G en los años venideros.

Usar la combinación correcta de procesamiento embebido y sensores precisos puede asegurar la adquisición de datos precisa mientras se soporta la visualización gráfica en una pantalla táctil. Los dispositivos que hemos presentado aquí son solo una parte de las opciones de detección disponibles para su uso en dispositivos portátiles y redes de sensores. En el ámbito de los sensores portátiles, muchos CI que pueden interfazarse con una pantalla táctil y múltiples sensores están empaquetados en placas de evaluación, dándote cierto nivel de libertad para prototipar tu próximo producto portátil.

Si encontraste útil este artículo, considera suscribirte a nuestro boletín para recibir contenido interesante directamente en tu bandeja de entrada cada mes!