Nadajniki-odbiorniki RF do łączności bezprzewodowej w urządzeniach 5G i IoT

Internet rzeczy (IoT) umożliwiony jest tylko przez wzajemne połączenia między urządzeniami za pomocą technologii komunikacji bezprzewodowej jako medium łączącego ludzi, obiekty, lokalizacje, a nawet zwierzęta z internetem. Główną zaletą używania urządzeń IoT jest bezpośrednia transmisja i ciągłe udostępnianie danych cyfrowych. Podobnie, ma to znaczący wpływ na różne sektory takie jak ruch drogowy, zdrowie, pogoda i monitoring środowiska.

Jeśli chodzi o łączność z internetem, są pewne urządzenia, które szybko przychodzą na myśl; nasze smartfony, komputery osobiste, tablety, komputery stacjonarne i inne. Zostały one zbudowane z możliwością połączenia z internetem, i przez to, wymiany danych i informacji. Ale są też inne inteligentne urządzenia, które pierwotnie nie były przeznaczone do posiadania wzajemnej łączności. Komponenty RF zapewniają bezprzewodową łączność tym urządzeniom i pozwalają im komunikować się i pracować zdalnie tak jak komputery i smartfony.

Częstotliwość i protokół

Częstotliwość i protokół komunikacji bezprzewodowej określą odpowiednie komponenty wymagane w każdym urządzeniu IoT. Te dwa czynniki działają wspólnie, aby zapewnić komunikację bezprzewodową w określonym paśmie częstotliwości. Każde urządzenie bezprzewodowe wymaga chipa transceivera bezprzewodowego, aby działać i funkcjonować zgodnie z przeznaczeniem. Wiele urządzeń IoT komunikuje się za pomocą Wifi, ZigBee, Bluetooth lub innego protokołu w zakresie częstotliwości GHz.

Niektóre transceivery mogą być cyfrowo rekonfigurowane, aby obsługiwać różne protokoły w razie potrzeby w jednym urządzeniu. W przypadku urządzeń z obsługą 5G, transceivery muszą być uzupełnione o przełącznik strojenia anteny, aby zapewnić kształtowanie wiązki dla kierunkowej transmisji. Wzmacniacze i filtry to inne komponenty RF, które są kluczowe w różnych urządzeniach, w tym urządzeniach IoT. Wzmacniacze mocy i wzmacniacze sygnałów słabych są głównie używane w urządzeniach IoT. Wzmacniacze sygnałów słabych są używane po stronie odbiornika transceivera bezprzewodowego, podczas gdy wzmacniacze mocy znajdują swoje zastosowanie po stronie nadawczej transceivera.

Zaczyna się od Twojego transceivera

Twój transceiver będzie stanowić kamień węgielny bezprzewodowych możliwości komunikacyjnych Twojego urządzenia IoT. To, co kiedyś było rozdzielone na nadajniki, odbiorniki i inne wspierające komponenty, zintegrowany układ scalony transceivera zapewnia kondycjonowanie sygnału, modulację i funkcje nadawania/odbierania w jednym pakiecie. Oto kilka doskonałych opcji dla transceiverów bezprzewodowych, które działają w różnych pasmach częstotliwości:

Semtech, SX1211I084TRT

Ten SX1211I084TRT transceiver od Semtech to transceiver o niższej częstotliwości, który działa w pasmach 863-870, 902-928 lub 950-960 MHz z modulacją FSK lub OOK. Prędkość transmisji danych dla tego transceivera osiąga tylko 25 kbps z FSK lub 2 Kbps z OOK, więc jego zastosowanie ogranicza się do aplikacji wymagających niższej przepustowości. Świetnym przykładem jest okresowa transmisja danych z małej sieci czujników bezprzewodowych. Jednakże, wysoko zintegrowana natura tego pakietu pomaga zredukować ogólną liczbę komponentów, co czyni go idealnym do zastosowania w urządzeniach noszonych, które komunikują się na niższych częstotliwościach RF:

SX1211... wysoko zintegrowana architektura pozwala na minimalizację zewnętrznej liczby komponentów przy jednoczesnym zachowaniu elastyczności projektu. Wszystkie główne parametry komunikacji RF są programowalne i większość z nich może być dynamicznie ustawiana. Spełnia europejskie (ETSI EN 300-220 V2.1.1) i północnoamerykańskie (FCC part 15.247 i 15.249) normy regulacyjne.

Typowy obwód aplikacyjny, z karty katalogowej SX1211

Infineon, BGT24MTR12

Dla nadchodzących aplikacji 5G, transceiver BGT24MTR12 od Infineon jest doskonałym wyborem do komunikacji bezprzewodowej w zakresie częstotliwości 24 do 24,25 GHz. Wejścia RF są jednostronne, co oznacza, że konieczna będzie pewna ostrożność, aby zapewnić tłumienie EMI na poziomie PCB. Urządzenie to jest na tyle elastyczne, że może współpracować z różnymi MCU poprzez komunikację SPI, a urządzenie ma rozsądne zużycie energii wynoszące 690 mW w trybie ciągłej pracy z maksymalną mocą wyjściową 11 dBm. Wreszcie, urządzenie to zawiera czujnik temperatury i detektor mocy jako część ogólnego schematu regulacji mocy:

Monitorowanie temperatury układu zapewnia wbudowany czujnik temperatury, który dostarcza napięcie proporcjonalne do temperatury... Dla wskazania mocy RF, detektory napięcia szczytowego są podłączone do wyjścia wzmacniacza mocy TX i do wzmacniacza mocy średniej LO.

Zdjęcia górne i dolne transceivera RF BGT24MTR12 od Infineon

Maxim Integrated, MAX2829ETN+

MAX2829ETN+ RF transceiver od Maxim Integrated zapewnia jedno- lub dwupasmową komunikację bezprzewodową przez światowe pasma 802.11a/g od 2,4 do 2,5 GHz oraz od 4,9 do 5,875 GHz w obudowie montażu powierzchniowego. Ten transceiver jest idealny dla urządzeń IoT działających przez Wifi i Bluetooth. Wbudowane filtry zapewniają kondycjonowanie sygnału z dobrą eliminacją szumów na różnych częstotliwościach bazowych, a maksymalna prędkość transmisji danych zależy od schematu modulacji użytego do transmisji danych:

Każdy układ scalony całkowicie eliminuje potrzebę stosowania zewnętrznych filtrów SAW, implementując na chipie monolityczne filtry zarówno dla odbiornika, jak i nadajnika. Filtracja pasma podstawowego oraz ścieżki sygnałów Rx/Tx są zoptymalizowane, aby spełniać standardy IEEE 802.11a/g i obejmują pełny zakres wymaganych prędkości transmisji danych (6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 i 54Mbps dla OFDM; 1, 2, 5.5 i 11Mbps dla CCK/DSSS)

Przykład układu aplikacyjnego 5 GHz z nadajnikiem-odbiornikiem RF MAX2829ETN+, znaleziony w karcie katalogowej od Maxim Integrated

Odkąd urządzenia IoT pojawiły się na pierwszym planie kilka lat temu, nieustannie się rozwijają. Najnowsze protokoły i technologie pomogły tym urządzeniom stać się bardziej dostępnymi, energooszczędnymi, opłacalnymi i bezpiecznymi. Nowe produkty z łącznością bezprzewodową rozszerzają swoje zastosowanie poza elektronikę użytkową; spodziewaj się dalszych zastosowań w produkcji, jak również w połączonych autonomicznych pojazdach i urządzeniach z obsługą 5G w nadchodzących latach.

Użycie odpowiedniej kombinacji wbudowanego przetwarzania i dokładnych czujników może zapewnić dokładne pozyskiwanie danych przy jednoczesnym wsparciu wyświetlania grafiki na ekranie dotykowym. Urządzenia, które tutaj przedstawiliśmy, to tylko część dostępnych opcji czujników do użytku w urządzeniach noszonych i sieciach sensorowych. W dziedzinie czujników noszonych wiele układów scalonych, które mogą współpracować z ekranem dotykowym i wieloma czujnikami, jest pakowanych na płytach ewaluacyjnych, dając ci pewien poziom swobody do prototypowania twojego kolejnego produktu noszonego.

Jeśli uznasz ten artykuł za pomocny, rozważ zapisanie się do naszego newslettera, aby otrzymywać interesujące treści prosto do twojej skrzynki odbiorczej co miesiąc!