Bộ Thu Phát RF cho Kết Nối Không Dây trong Thiết Bị 5G và IoT

Internet vạn vật (IoT) chỉ được kích hoạt bởi sự kết nối giữa các thiết bị sử dụng công nghệ truyền thông không dây như một phương tiện kết nối người dùng, đối tượng, địa điểm, và thậm chí là động vật với internet. Một lợi ích lớn của việc sử dụng thiết bị IoT là việc truyền tải trực tiếp và chia sẻ liên tục dữ liệu số. Tương tự, nó có ảnh hưởng đáng kể đến các lĩnh vực khác nhau như giao thông, sức khỏe, thời tiết và giám sát môi trường.

Khi nói đến kết nối internet, có một số thiết bị nhanh chóng được nghĩ đến; điện thoại thông minh của chúng ta, máy tính cá nhân, máy tính bảng, máy tính để bàn, và những thiết bị khác. Chúng đã được xây dựng với khả năng kết nối internet, và do đó, trao đổi dữ liệu và thông tin. Nhưng cũng có những thiết bị thông minh khác không ban đầu được dự định để có khả năng kết nối. Các thành phần RF cung cấp kết nối không dây cho những thiết bị này và cho phép chúng giao tiếp và làm việc từ xa giống như máy tính và điện thoại thông minh.

Tần số và Giao thức

Tần số và giao thức truyền thông không dây sẽ xác định các thành phần liên quan cần thiết trong bất kỳ thiết bị IoT nào. Hai yếu tố này làm việc cùng nhau để cung cấp truyền thông không dây trong một băng tần nhất định. Bất kỳ thiết bị không dây nào cũng yêu cầu một chip truyền nhận không dây để hoạt động và chức năng như dự định. Nhiều thiết bị IoT giao tiếp qua Wifi, ZigBee, Bluetooth, hoặc một số giao thức khác trong phạm vi tần số GHz.

Một số bộ truyền nhận có thể được cấu hình lại theo số liệu để hỗ trợ các giao thức khác nhau khi cần trong một thiết bị duy nhất. Với các thiết bị hỗ trợ 5G sắp tới, bộ truyền nhận phải được bổ sung bằng một công tắc điều chỉnh ăng-ten để cung cấp chùm tia hướng dẫn cho truyền dẫn hướng. Các bộ khuếch đại và bộ lọc là những thành phần RF khác quan trọng trong nhiều thiết bị, bao gồm cả thiết bị IoT. Bộ khuếch đại công suất và bộ khuếch đại tín hiệu yếu chủ yếu được sử dụng trong thiết bị IoT. Bộ khuếch đại tín hiệu yếu được sử dụng ở phía thu của bộ truyền nhận không dây, trong khi bộ khuếch đại công suất tìm thấy vị trí của nó ở phía truyền của bộ truyền nhận.

Bắt đầu với Bộ Truyền Nhận của Bạn

Bộ truyền nhận của bạn sẽ tạo nên nền tảng cho khả năng truyền thông không dây của thiết bị IoT của bạn. Những gì từng được tách ra thành bộ phát, bộ thu, và các thành phần hỗ trợ khác, một IC truyền nhận tích hợp cung cấp điều kiện tín hiệu, điều chế, và chức năng truyền/nhận trong một gói duy nhất. Dưới đây là một số lựa chọn xuất sắc cho bộ truyền nhận không dây hoạt động trong các băng tần tần số khác nhau:

Semtech, SX1211I084TRT

Bộ thu phát SX1211I084TRT từ Semtech là bộ thu phát tần số thấp hoạt động trong các băng tần 863-870, 902-928, hoặc 950-960 MHz với modul FSK hoặc OOK. Tốc độ dữ liệu cho bộ thu phát này chỉ đạt tới 25 kbps với FSK hoặc 2 Kbps với OOK, do đó việc sử dụng nó bị giới hạn trong các ứng dụng cần lưu lượng thấp. Một ví dụ điển hình là truyền dữ liệu định kỳ từ một mảng cảm biến không dây nhỏ. Tuy nhiên, tính tích hợp cao của gói này giúp giảm tổng số linh kiện, làm cho nó lý tưởng để sử dụng trong các thiết bị đeo có giao tiếp ở tần số RF thấp:

Bộ thu phát SX1211...kiến trúc tích hợp cao cho phép giảm thiểu số lượng linh kiện bên ngoài tối thiểu trong khi vẫn duy trì tính linh hoạt thiết kế. Tất cả các thông số giao tiếp RF chính đều có thể lập trình và hầu hết trong số chúng có thể được thiết lập động. Nó tuân thủ các tiêu chuẩn quy định của Châu Âu (ETSI EN 300-220 V2.1.1) và Bắc Mỹ (FCC part 15.247 và 15.249).

Mạch ứng dụng điển hình, từ bảng dữ liệu SX1211

Infineon, BGT24MTR12

Đối với các ứng dụng 5G sắp tới, bộ thu phát BGT24MTR12 từ Infineon là một lựa chọn xuất sắc cho giao tiếp không dây trong phạm vi tần số 24 đến 24.25 GHz. Các cổng đầu vào RF là đơn cuối, có nghĩa là cần phải chú ý đến việc cung cấp sự giảm nhiễu EMI ở cấp độ PCB. Thiết bị này đủ linh hoạt để kết nối với nhiều loại MCU thông qua giao tiếp SPI, và thiết bị có mức tiêu thụ năng lượng hợp lý là 690 mW trong chế độ hoạt động liên tục với công suất đầu ra tối đa 11 dBm. Cuối cùng, thiết bị này bao gồm cảm biến nhiệt độ và bộ phát hiện công suất như một phần của kế hoạch điều chỉnh công suất tổng thể:

Giám sát nhiệt độ chip được cung cấp bởi cảm biến nhiệt độ trên chip, cung cấp điện áp tỷ lệ với nhiệt độ...Đối với chỉ báo công suất RF, các bộ phát hiện điện áp đỉnh được kết nối với đầu ra của bộ khuếch đại công suất TX và đến bộ khuếch đại công suất trung bình LO.

Hình ảnh trên và dưới của bộ thu phát RF BGT24MTR12 từ Infineon

Maxim Integrated, MAX2829ETN+

Bộ thu phát RF MAX2829ETN+ từ Maxim Integrated cung cấp giao tiếp không dây đơn hoặc kép băng thông qua các băng tần thế giới 802.11a/g từ 2.4 đến 2.5 GHz, và từ 4.9 đến 5.875 GHz trong một gói gắn bề mặt. Bộ thu phát này lý tưởng cho các thiết bị IoT hoạt động qua Wifi và Bluetooth. Các bộ lọc trên chip cung cấp điều kiện tín hiệu với khả năng loại bỏ nhiễu tốt ở một loạt các tần số cơ bản, và tốc độ dữ liệu tối đa phụ thuộc vào lược đồ điều chế được sử dụng để truyền dữ liệu:

Mỗi IC loại bỏ hoàn toàn nhu cầu về bộ lọc SAW bên ngoài bằng cách triển khai bộ lọc đơn khối trên chip cho cả bộ thu và bộ phát. Bộ lọc cơ sở và các đường dẫn tín hiệu Rx/Tx được tối ưu hóa để đáp ứng các tiêu chuẩn IEEE 802.11a/g và bao phủ toàn bộ phạm vi tốc độ dữ liệu yêu cầu (6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 và 54Mbps cho OFDM; 1, 2, 5.5 và 11Mbps cho CCK/DSSS)

Ví dụ mạch ứng dụng 5 GHz với bộ thu phát RF MAX2829ETN+, được tìm thấy trong bảng dữ liệu từ Maxim Integrated

Kể từ khi thiết bị IoT xuất hiện và trở nên nổi bật vài năm trở lại đây, chúng đã tiếp tục phát triển. Các giao thức và công nghệ mới nhất đã giúp những thiết bị này trở nên dễ tiếp cận, tiết kiệm năng lượng, hiệu quả về chi phí và an toàn hơn. Các sản phẩm mới với kết nối không dây đang mở rộng ra ngoài điện tử tiêu dùng; hãy kỳ vọng thêm ứng dụng trong sản xuất, cũng như trong xe tự hành kết nối và thiết bị được kích hoạt bởi 5G trong những năm tới.

Sử dụng sự kết hợp đúng đắn của xử lý nhúng và cảm biến chính xác có thể đảm bảo thu thập dữ liệu chính xác trong khi hỗ trợ hiển thị đồ họa trên màn hình cảm ứng. Các thiết bị mà chúng tôi đã trình bày ở đây chỉ là một phần của các lựa chọn cảm biến có sẵn để sử dụng trong thiết bị đeo và mạng cảm biến. Trong lĩnh vực cảm biến đeo được, nhiều IC có thể giao tiếp với màn hình cảm ứng và nhiều cảm biến được đóng gói trên bảng đánh giá, cho bạn một số mức độ tự do để nguyên mẫu sản phẩm đeo được tiếp theo của bạn.

Nếu bạn thấy bài viết này hữu ích, hãy xem xét đăng ký bản tin của chúng tôi để nhận nội dung thú vị được gửi trực tiếp đến hộp thư của bạn hàng tháng!