IoT製品向けのデュアルバンドWi-Fiモジュールオプション

Security Todayによると、毎秒127台のIoTデバイスがオンラインになる予定で、それぞれのデバイスは1つ以上の標準プロトコルで通信する必要があります。Bluetooth、LoRaWAN、Wifi、セルラーサービス、その他の標準プロトコルが個々のデバイスに現れるかもしれませんが、統合機能を備えた安価なSoCにアクセスできる場合、これらの機能を同じボード上に統合するのはずっと簡単です。これらのさまざまなプロトコルの中で、Wifiは引き続き最も人気のあるものになるでしょう。

製品コストを削減し、設計の複雑さを減らしながら新製品にWifiを迅速に導入する方法の1つは、デュアルバンドWifiモジュールを使用することです。これらのモジュールは2.4 GHzから5.8 GHzまでの通信を提供し、デュアルバンドWifiトランシーバーだけでなく、より多くの機能を含んでいます。統合された機能には、オンボードメモリを備えた統合MCUからBluetooth接続までが含まれます。ここでは、IoTエコシステムを構築するために使用できるデュアルバンドWifiモジュールのオプションをいくつか紹介します。

デュアルバンドWifiモジュールの使用

デュアルバンドWifiモジュールを使用する際のPCB設計のポイントは、他のWifiプロトコルを使用する場合と比べて複雑ではありません。スタックアップ設計、ルーティング、回路ブロックの隔離は、システムのデジタル部分とトランシーバーからのアナログ信号が干渉しないようにするための重要なポイントです。Wifiを介したデュアルバンド通信のIoTシステムを構築する場合、ボードのレイアウト方法が信号品質と信頼性の主要な決定要因になります。同じ考え方は、セルラーやmmWaveなど、他の通信プロトコルのRFトランシーバーにも適用されます。

デュアルバンドWifiモジュールは、いくつかの方法で設計プロセスを容易にします。もし全く新しいものを革新している場合や、統合モジュールが単純に利用できない場合、RFトランシーバーは素晴らしいオプションです。デュアルバンドWifiモジュールは2.4 GHzおよび5/5.8 GHzバンドでの通信機能を統合しますが、IoT製品に望ましい他の機能も含むことができます。デュアルバンドWifiモジュールは、設計プロセスと全体的なシステム設計を簡素化するための以下の機能を提供します：

• 統合アンテナ。 これらのモジュールには、パッケージ上に統合アンテナが含まれることが多く、インピーダンス整合ネットワークの設計が不要になります。これらのモジュールには、チップアンテナやパッチアンテナが含まれる場合があります。

• 簡単なプログラミング。 これらのモジュールは標準インターフェース（SPI、UARTなど）を介してプログラム可能で、外部MCUで出力バンドを選択できます。一部のモジュールはMCUをパッケージに統合し、メーカーがモジュール上でアプリケーションを構築するためのSDKを提供します。

• 事前設計されたスタックアップ。 これらのモジュールは、表面実装可能またはプラグ可能なボードにパッケージされており、信号と電力の整合性を保証するために事前設計されたスタックアップを使用しています。

• Bluetooth統合。 一部のモジュールには、ファームウェア内でアクティブ化できるBluetooth統合が含まれており、外部MCUの有効ピンを介してアクティブ化できます。

• FCCモジュラー使用承認。 製品を米国で販売したい場合、無線製品に関する規制基準を満たす必要があります。市場で最高のデュアルバンドWifiモジュールは、モジュラーデバイスとしての使用に対して既にFCCの承認を受けているでしょう。他の地域の承認も確認してください。

これらのモジュールは部品あたりのコストが高い場合がありますが、提供される統合により、全体的なBOMコストを削減できます。これらの機能を単一のパッケージに統合することで、アナログセクションのルーティングの複雑さも減少します。PCB上に他のアナログ周波数ブロックがないと仮定すると、必要なすべてが単一の領域に含まれており、PCBレイアウトが容易になります。

低コストのデュアルバンドWifiモジュール

設計とレイアウトの時間と費用を節約したい場合、最近人気になっているいくつかのデュアルバンドWifiモジュールがあります。これらのモジュールはすべて、SoCで可能な統合と、次のPCBに簡単に組み込むことができる利便性を強調しています。これらの特定のモジュールには、FCCモジュラー使用承認もあります。

Panasonic, ENW-F9208A1EF

PanasonicのENW-F9208A1EFデュアルバンドWifi SoCは、Bluetooth 5.0トランシーバーを統合し、IEEE 802.11標準の下でさまざまなアプリケーションをサポートしています。このコンポーネントは、AES暗号化およびその他のセキュリティメカニズムを通じて802.11iセキュリティ標準をサポートします。また、マルチメディアアプリケーションのための802.11e品質サービスもサポートしています。このコンポーネントには3.3、2.2、および1.8の電源が必要で、+16 dBmのTxパワーと-96 dBmのRx感度を持つチップアンテナを統合しています。

ENW-F9208A1EFデータシートからのENW-F9208A1EFデュアルバンドWifiモジュールのブロック図。

Laird, ST60-2230C-UU

ST60-2230C-UU デュアルバンドWifiモジュールは、Lairdによって提供され、デュアルバンドWifiとBluetoothを単一のパッケージに統合した全てのコンポーネントが含まれています。このモジュールは、モジュールとマザーボード間でPCIe Gen 2の速度までの高データ転送率を提供します。このモジュールはPCIe Miniフォームファクターでエッジコネクタを備えており、外部アンテナへの接続用にモジュール上にSMAコネクタが含まれています。

PCIeエッジコネクタにおけるST60-2230C-UU デュアルバンドWifiモジュールの写真、ST60-2230C-UUデータシートより。

Murata, LBEE5ZZ1CK-982

MurataのLBEE5ZZ1CK-982もまた、Bluetooth 4.1を介して接続性を提供するデュアルバンドWifiモジュールです。このモジュールはHIROSEコネクタを介してマザーボードに接続し、マザーボード上でフラットなプロファイルを提供します。このモジュールには、他のデジタルコンポーネントからの高い隔離を持つ統合アンテナが含まれています。

HIROSEコネクタを通じたLBEE5ZZ1CK-982 デュアルバンドWifiモジュールの接続モード、LBEE5ZZ1CK-982データシートより。

デュアルバンドWifiモジュールは、複数の機能を単一のパッケージに統合する簡単な方法を提供し、設計時間と複雑さを削減するのに役立ちます。モジュールがボード上にMCUを統合している場合、必要な機能を保証するためのファームウェア開発に集中できます。他のシングルバンド相当のWifiモジュールも利用可能ですが、IoT製品設計者は短期間にIEEE 802.11b/g/n/acの下での運用を続ける必要があると予想すべきです。IntelのWifi 6モジュールのラインがより広く利用可能になると、設計者は複数のデバイス間でより大きな接続性を提供する能力を持つことになります。

新しいシステム用のデュアルバンドWifiモジュールを探している場合は、Octopartの部品検索とフィルタリング機能を試してみてください。また、RF半導体およびデバイスカテゴリーページを使用して、次のデュアルバンドWifiモジュールやその他のRFコンポーネントの検索を開始することもできます。

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