Migliori opzioni di moduli Wifi SMD con antenna integrata

Creato: luglio 26, 2022
Aggiornato: luglio 1, 2024

A volte è difficile pensare a un nuovo prodotto di consumo o commerciale che non disponga di Wifi. Anche la mia porta del garage può connettersi alla mia rete domestica (e suppongo a tutti i miei altri elettrodomestici) tramite Wifi e può essere controllata con un'app per smartphone. Che tu stia sviluppando per case intelligenti, fabbriche intelligenti o una gamma di altre applicazioni, il tuo nuovo prodotto avrà bisogno di uno o più protocolli wireless per interagire con altri dispositivi e su una rete più ampia.

L'inclusione del Wifi nella maggior parte dei prodotti IoT è una testimonianza del massiccio successo del protocollo, ma può essere difficile garantire una dimensione compatta del pacchetto a meno che non si sappia come progettare un'antenna integrata. Si potrebbe optare per la strada SMA e utilizzare un'antenna esterna a patch o a gommino, ma le migliori opzioni sono utilizzare un'antenna a chip o stampata per mantenere piccole le dimensioni del tuo prodotto.

I moduli Wifi SMD sono ottime opzioni che possono aiutarti a tenere il passo con il tuo ciclo di sviluppo, garantire una dimensione compatta del pacchetto e fornirti un'antenna pronta per la produzione. Alcuni moduli integreranno un MCU con molteplici interfacce digitali, Bluetooth o altri periferici. Se vuoi ridurre i tempi di progettazione con un semplice modulo Wifi SMD, dai un'occhiata ad alcune di queste opzioni di componenti.

Perché utilizzare un modulo Wifi SMD?

Il Wifi è probabilmente il protocollo wireless più noto e utilizzato dopo il cellulare, e ci sono molte opzioni di componenti che puoi utilizzare per costruire un prodotto IoT in grado di supportare il Wifi. Quindi, quali sono i vantaggi nell'utilizzare un modulo Wifi SMD invece di costruire un front-end RF da componenti separati? Prima di tutto, il vantaggio principale dipende dal progettista che sviluppa il sistema.

Progettazione RF Facile

I moduli Wifi che includono antenne integrate sono ottimi per i progettisti che non sono familiari con i dettagli più fini della progettazione di antenne o del routing RF su un PCB. Questa è una disciplina relativamente complessa che va oltre il semplice posizionamento di un connettore per antenna su una scheda. Invece di progettare un'antenna stampata o selezionare un antenna COTS, i progettisti possono sfruttare una soluzione hardware collaudata. Inoltre, non devono preoccuparsi dei dettagli più fini della progettazione ad alta frequenza, come il posizionamento sul modulo e la progettazione della rete di adattamento dell'impedenza.

Integrazione

Alcuni moduli Wifi sul mercato fanno più che semplicemente posizionare un trasmettitore e un'antenna su un modulo piano. Alcuni moduli Wifi integrano altri componenti nel pacchetto oltre a un trasmettitore, come:

Core MCU standard con frequenza di clock moderata
Schermatura intorno al nucleo trasmettitore/MCU
Trasmettitore Bluetooth
Interfacce di controllo digitale e acquisizione dati

Tempo e Costo di Progettazione

Il terzo principale vantaggio è in termini di numero complessivo di componenti e dimensioni della scheda. Un modulo Wifi SMD può aiutare a ridurre entrambi in un progetto. Tuttavia, in termini di costo, un modulo Wifi SMD integrato può avere un costo superiore rispetto all'acquisto di componenti separati individualmente. Se ciò compensa significativamente il tempo di progettazione, aumenta la resa/qualità e semplifica alcuni aspetti di un progetto, allora un modulo Wifi SMD offre un vero valore.

Alcune opzioni di moduli Wifi SMD

I moduli mostrati di seguito sono solo alcuni che troverai sul mercato, ma forniscono ottimi esempi di SoC integrati con design di antenne Wifi standard direttamente sul modulo. Questi moduli hanno anche un costo relativamente basso, rendendoli utili per una gamma di diversi sistemi.

Würth Elektronik 2610011025000

Il modulo Calypso di Würth Elektronik è un modulo Wifi a basso profilo che opera sotto 802.11 b/g/n (2.4 GHz). Questo modulo può comunicare con un MCU leggero tramite una connessione UART per applicazioni come il monitoraggio dei sensori. Il modulo Calypso include anche una modalità di provisioning che consente all'utente di connettersi a una rete Wifi tramite il proprio smartphone o tablet con un'app web. Questo modulo include anche una modalità di funzionamento a basso consumo per conservare l'energia della batteria nei prodotti IoT.

Texas Instruments CC3235MODAx

Il mio modulo Wifi SMD preferito con MCU integrato è il CC3235MODAx di Texas Instruments. Ho utilizzato la versione MODS in più prodotti RF che coinvolgono nuovi design di antenne e guide d'onda, ma le varianti MODAx integrano un'antenna PCB direttamente sul modulo. TI fornisce anche un ampio supporto per questi moduli con un SDK e una libreria di design in Code Composer, proprio come i loro MCU di punta e altri SoC. Se vuoi andare alla vecchia maniera con questo SoC, TI offre anche il CC3235 in una variante QFN.

Questi moduli operano a 802.11 a/b/g/n (dual band a 5 GHz con coesistenza a 2.4 GHz) e includono le interfacce digitali standard che ti aspetteresti di vedere in qualsiasi grande MCU (SPI, I2C, molti GPIO e UART). Altre caratteristiche includono 256 KB di RAM/1 MB di Flash, ADC a 4 canali da 12 bit e un timer Watchdog.

Espressif ESP-WROOM-32

Il modulo Wifi SMD ESP-WROOM-32 è un'altra opzione MCU che supporta Bluetooth Classic, BLE e 802.11 b/g/n in un unico pacchetto. Questo componente espande la nota piattaforma ESP32 integrando un'antenna PCB su un modulo con pad SMD a castellazione per un facile montaggio. Alcune applicazioni per questo modulo includono l'acquisizione di dati generici, il controllo del motore, il monitoraggio ambientale e i prodotti leggermente industriali.

Questo modulo mi piace grazie al suo piccolo fattore di forma (è più piccolo del modulo CC3235MODAx mostrato sopra), eppure non sacrifica il numero di I/O. Anche se si ottiene l'aggiunta del Bluetooth, questo modulo non è classificato per 5 GHz nella letteratura del prodotto, anche se è conforme agli standard 802.11n. Include anche un ADC SAR a 18 canali da 12 bit per supportare le misurazioni da sensori o altri componenti.

Altri Componenti per Completare i Moduli Wifi nei Prodotti IoT

Oltre ai moduli Wifi SMD, i prodotti IoT necessitano di una gamma di altri componenti per funzionare correttamente e interfacciarsi con altri dispositivi. Alcuni altri componenti essenziali includono:

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