Trasmettitori RF per la Connettività Wireless in Dispositivi 5G e IoT

L'internet delle cose (IoT) è reso possibile solo dall'interconnessione tra dispositivi che utilizzano la tecnologia di comunicazione wireless come mezzo per collegare persone, oggetti, luoghi e persino animali a internet. Un grande vantaggio dell'uso dei dispositivi IoT è la trasmissione diretta e la condivisione continua di dati digitali. Allo stesso modo, ha un impatto sostanziale su diversi settori come il traffico, la salute, il meteo e il monitoraggio ambientale.

Quando si parla di connettività a internet, ci sono alcuni dispositivi che vengono subito in mente; i nostri smartphone, computer personali, tablet, desktop e altri. Sono stati costruiti con la capacità di connettersi a internet e, facendo ciò, scambiare dati e informazioni. Ma ci sono altri dispositivi intelligenti che in origine non erano destinati ad avere interconnessione. I componenti RF forniscono connettività wireless a questi dispositivi e consentono loro di comunicare e lavorare a distanza proprio come computer e smartphone.

Frequenza e Protocollo

La frequenza e il protocollo di comunicazione wireless determineranno i componenti rilevanti richiesti in qualsiasi dispositivo IoT. Questi due fattori lavorano insieme per fornire comunicazione wireless all'interno di una certa banda di frequenza. Qualsiasi dispositivo wireless richiede un chip trasmettitore wireless per operare e funzionare come previsto. Molti dispositivi IoT comunicano tramite Wifi, ZigBee, Bluetooth o qualche altro protocollo nella gamma di frequenza GHz.

Alcuni trasmettitori possono essere riconfigurati digitalmente per supportare diversi protocolli secondo necessità all'interno di un singolo dispositivo. Con i dispositivi abilitati al 5G in arrivo, i trasmettitori devono essere completati con un interruttore di sintonizzazione dell'antenna per fornire beamforming per la trasmissione direzionale. Amplificatori e filtri sono altri componenti RF cruciali in una varietà di dispositivi, inclusi i dispositivi IoT. Gli amplificatori di potenza e gli amplificatori di segnali deboli sono utilizzati principalmente nei dispositivi IoT. Gli amplificatori di segnali deboli sono utilizzati sul lato ricevente di un trasmettitore wireless, mentre gli amplificatori di potenza trovano la loro collocazione nel lato di trasmissione di un trasmettitore.

Si Inizia Con Il Tuo Trasmettitore

Il tuo trasmettitore costituirà la pietra angolare delle capacità di comunicazione wireless del tuo dispositivo IoT. Quello che una volta era separato in trasmettitori, ricevitori e altri componenti di supporto, un integrato IC trasmettitore fornisce condizionamento del segnale, modulazione e funzioni di trasmissione/ricezione in un unico pacchetto. Ecco alcune eccellenti opzioni per trasmettitori wireless che operano in varie bande di frequenza:

Semtech, SX1211I084TRT

Questo SX1211I084TRT transceiver di Semtech è un transceiver a frequenza più bassa che opera nelle bande 863-870, 902-928 o 950-960 MHz con modulazione FSK o OOK. Il tasso di trasmissione dati per questo transceiver raggiunge solo i 25 kbps con FSK o 2 Kbps con OOK, quindi il suo utilizzo è limitato ad applicazioni che coinvolgono un throughput inferiore. Un ottimo esempio è la trasmissione dati periodica da un piccolo array di sensori wireless. Tuttavia, la natura altamente integrata di questo pacchetto aiuta a ridurre il conteggio complessivo dei componenti, rendendolo ideale per l'uso in dispositivi indossabili che comunicano a frequenze RF inferiori:

Il SX1211... l'architettura altamente integrata consente un numero minimo di componenti esterni mantenendo al contempo flessibilità di progettazione. Tutti i principali parametri di comunicazione RF sono programmabili e la maggior parte di essi può essere impostata dinamicamente. È conforme agli standard normativi europei (ETSI EN 300-220 V2.1.1) e nordamericani (FCC parte 15.247 e 15.249).

Circuito applicativo tipico, dal datasheet SX1211

Infineon, BGT24MTR12

Per le prossime applicazioni 5G, il BGT24MTR12 transceiver di Infineon è un'ottima scelta per la comunicazione wireless nella gamma di frequenze da 24 a 24,25 GHz. I terminali di ingresso RF sono a singolo terminale, il che significa che sarà necessario prestare attenzione per fornire la soppressione EMI a livello di PCB. Questo dispositivo è abbastanza flessibile da interfacciarsi con una varietà di MCU tramite comunicazione SPI, e il dispositivo ha un consumo di energia ragionevole di 690 mW in modalità di funzionamento continuo con una potenza di uscita massima di 11 dBm. Infine, questo dispositivo include un sensore di temperatura e un rilevatore di potenza come parte di uno schema generale di regolazione della potenza:

Il monitoraggio della temperatura del chip è fornito dal sensore di temperatura integrato che fornisce una tensione proporzionale alla temperatura...Per l'indicazione della potenza RF, i rilevatori di picco di tensione sono collegati all'uscita dell'amplificatore di potenza TX e all'amplificatore di potenza medio LO.

Immagini superiori e inferiori del transceiver RF BGT24MTR12 di Infineon

Maxim Integrated, MAX2829ETN+

Il MAX2829ETN+ RF transceiver di Maxim Integrated fornisce comunicazione wireless mono o dual-band tramite le bande mondiali 802.11a/g da 2,4 a 2,5 GHz, e da 4,9 a 5,875 GHz in un pacchetto a montaggio superficiale. Questo transceiver è ideale per dispositivi IoT che operano tramite Wifi e Bluetooth. I filtri integrati forniscono condizionamento del segnale con buon rifiuto del rumore a una varietà di frequenze di base, e il tasso massimo di trasmissione dati dipende dallo schema di modulazione utilizzato per trasmettere i dati:

Ogni IC elimina completamente la necessità di filtri SAW esterni implementando filtri monolitici on-chip sia per il ricevitore che per il trasmettitore. Il filtraggio in banda base e i percorsi del segnale Rx/Tx sono ottimizzati per soddisfare gli standard IEEE 802.11a/g e coprire l'intera gamma delle velocità di trasmissione richieste (6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 e 54Mbps per OFDM; 1, 2, 5.5 e 11Mbps per CCK/DSSS)

Esempio di circuito di applicazione a 5 GHz con il transceiver RF MAX2829ETN+, trovato nel datasheet di Maxim Integrated

Da quando i dispositivi IoT sono entrati sotto i riflettori alcuni anni fa, hanno continuato a evolversi. I protocolli e le tecnologie più recenti hanno aiutato questi dispositivi a diventare più accessibili, efficienti dal punto di vista energetico, economici e sicuri. I nuovi prodotti con connettività wireless si stanno espandendo oltre l'elettronica di consumo; aspettatevi ulteriori applicazioni nella produzione, così come in veicoli autonomi connessi e dispositivi abilitati al 5G negli anni a venire.

Utilizzare la giusta combinazione di elaborazione incorporata e sensori precisi può garantire un'acquisizione dati accurata supportando al contempo la visualizzazione grafica su uno schermo touch. I dispositivi che abbiamo presentato qui rappresentano solo una parte delle opzioni di rilevamento disponibili per l'uso in dispositivi indossabili e reti di sensori. Nel regno dei sensori indossabili, molti IC che possono interfacciarsi con uno schermo touch e più sensori sono confezionati su schede di valutazione, offrendovi un certo livello di libertà per prototipare il vostro prossimo prodotto indossabile.

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