Transmetteurs RF pour la connectivité sans fil dans les dispositifs 5G et IoT

L'internet des objets (IoT) n'est rendu possible que par l'interconnectivité entre les dispositifs utilisant la technologie de communication sans fil comme moyen de connecter les personnes, les objets, les lieux, et même les animaux à internet. Un avantage majeur de l'utilisation des dispositifs IoT est la transmission directe et le partage continu de données numériques. De même, cela a un impact substantiel sur différents secteurs tels que le trafic, la santé, la météorologie et la surveillance environnementale.

Quand il s'agit de connectivité internet, certains dispositifs nous viennent rapidement à l'esprit ; nos smartphones, ordinateurs personnels, tablettes, ordinateurs de bureau, et autres. Ils ont été conçus avec la capacité de se connecter à internet, et ce faisant, d'échanger des données et des informations. Mais il existe d'autres dispositifs intelligents qui n'étaient pas initialement destinés à avoir une interconnectivité. Les composants RF fournissent une connectivité sans fil à ces dispositifs et leur permettent de communiquer et de fonctionner à distance tout comme les ordinateurs et les smartphones.

Fréquence et Protocole

La fréquence et le protocole de communication sans fil détermineront les composants pertinents requis dans tout dispositif IoT. Ces deux facteurs travaillent main dans la main pour fournir une communication sans fil dans une certaine bande de fréquence. Tout dispositif sans fil nécessite une puce de transceiver sans fil pour fonctionner et agir comme prévu. De nombreux dispositifs IoT communiquent via Wifi, ZigBee, Bluetooth, ou un autre protocole dans la gamme de fréquence GHz.

Certains transceivers peuvent être reconfigurés numériquement pour supporter différents protocoles selon les besoins au sein d'un même dispositif. Avec les dispositifs compatibles 5G à venir, les transceivers doivent être complétés par un commutateur d'accord d'antenne afin de fournir une formation de faisceau pour la transmission directionnelle. Les amplificateurs et les filtres sont d'autres composants RF qui sont cruciaux dans une variété de dispositifs, y compris les dispositifs IoT. Les amplificateurs de puissance et les amplificateurs de signaux faibles sont principalement utilisés dans les dispositifs IoT. Les amplificateurs de signaux faibles sont utilisés du côté récepteur d'un transceiver sans fil, tandis que les amplificateurs de puissance trouvent leur place du côté émetteur d'un transceiver.

Ça Commence Avec Votre Transceiver

Votre transceiver constituera la pierre angulaire des capacités de communication sans fil de votre dispositif IoT. Ce qui était auparavant séparé en émetteurs, récepteurs et autres composants de soutien, un transceiver IC intégré fournit le conditionnement du signal, la modulation, et les fonctions d'émission/réception dans un seul paquet. Voici quelques excellentes options pour les transceivers sans fil qui opèrent dans diverses bandes de fréquence :

Semtech, SX1211I084TRT

Ce transceiver SX1211I084TRT de Semtech est un transceiver de fréquence inférieure qui fonctionne dans les bandes 863-870, 902-928, ou 950-960 MHz avec une modulation FSK ou OOK. Le débit de données pour ce transceiver n'atteint que 25 kbps avec FSK ou 2 Kbps avec OOK, donc son utilisation est limitée aux applications qui impliquent un débit inférieur. Un excellent exemple est la transmission de données périodique à partir d'un petit réseau de capteurs sans fil. Cependant, la nature hautement intégrée de ce package aide à réduire le nombre total de composants, le rendant idéal pour une utilisation dans des dispositifs portables qui communiquent à des fréquences RF inférieures :

Le SX1211... son architecture hautement intégrée permet un nombre minimal de composants externes tout en maintenant une flexibilité de conception. Tous les principaux paramètres de communication RF sont programmables et la plupart d'entre eux peuvent être définis de manière dynamique. Il est conforme aux normes réglementaires européennes (ETSI EN 300-220 V2.1.1) et nord-américaines (FCC partie 15.247 et 15.249).

Circuit d'application typique, extrait de la fiche technique du SX1211

Infineon, BGT24MTR12

Pour les applications 5G à venir, le transceiver BGT24MTR12 d'Infineon est un excellent choix pour la communication sans fil dans la gamme de fréquences de 24 à 24,25 GHz. Les terminaux d'entrée RF sont à simple extrémité, ce qui signifie qu'une certaine attention devra être portée pour fournir une suppression des interférences électromagnétiques au niveau du PCB. Ce dispositif est suffisamment flexible pour s'interfacer avec une variété de MCU via une communication SPI, et le dispositif a une consommation d'énergie raisonnable de 690 mW en mode de fonctionnement continu avec une puissance de sortie maximale de 11 dBm. Enfin, ce dispositif comprend un capteur de température et un détecteur de puissance dans le cadre d'un schéma global de régulation de puissance :

La surveillance de la température du chip est assurée par le capteur de température intégré qui délivre une tension proportionnelle à la température... Pour l'indication de la puissance RF, des détecteurs de tension de crête sont connectés à la sortie de l'amplificateur de puissance TX et à l'amplificateur de puissance moyenne LO.

Images du haut et du bas du transceiver RF BGT24MTR12 d'Infineon

Maxim Integrated, MAX2829ETN+

Le transceiver RF MAX2829ETN+ de Maxim Integrated fournit une communication sans fil mono ou bi-bande via les bandes mondiales 802.11a/g de 2,4 à 2,5 GHz, et de 4,9 à 5,875 GHz dans un boîtier montable en surface. Ce transceiver est idéal pour les dispositifs IoT qui fonctionnent via Wifi et Bluetooth. Les filtres intégrés fournissent un conditionnement du signal avec une bonne réjection du bruit à une variété de fréquences de base, et le débit de données maximal dépend du schéma de modulation utilisé pour transmettre les données :

Chaque CI élimine complètement le besoin de filtres SAW externes en implémentant des filtres monolithiques sur puce pour à la fois le récepteur et l'émetteur. Le filtrage de base et les chemins de signal Rx/Tx sont optimisés pour répondre aux normes IEEE 802.11a/g et couvrent toute la gamme des débits de données requis (6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 et 54Mbps pour OFDM ; 1, 2, 5.5 et 11Mbps pour CCK/DSSS)

Exemple de circuit d'application 5 GHz avec le transceiver RF MAX2829ETN+, trouvé dans la fiche technique de Maxim Integrated

Depuis que les dispositifs IoT ont été mis en lumière il y a quelques années, ils n'ont cessé d'évoluer. Les derniers protocoles et technologies ont aidé ces dispositifs à devenir plus accessibles, économes en énergie, rentables et sécurisés. Attendez-vous à voir de nouveaux produits avec connectivité sans fil s'étendre au-delà de l'électronique grand public ; prévoyez d'autres applications dans la fabrication, ainsi que dans les véhicules autonomes connectés et les dispositifs activés par la 5G dans les années à venir.

Utiliser la bonne combinaison de traitement embarqué et de capteurs précis peut garantir une acquisition de données précise tout en supportant l'affichage graphique sur un écran tactile. Les dispositifs que nous avons présentés ici ne représentent qu'une partie des options de détection disponibles pour une utilisation dans les dispositifs portables et les réseaux de capteurs. Dans le domaine des capteurs portables, de nombreux CI qui peuvent interfacer avec un écran tactile et plusieurs capteurs sont emballés sur des cartes d'évaluation, vous donnant un certain niveau de liberté pour prototyper votre prochain produit portable.

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