Procesul prin care tehnologia și produsele se dezvoltă continuu are un efect benefic: progresele tehnologice cresc cererea de produse pe piață, în timp ce această cerere determină noi evoluții. Acest ciclu se repetă, iar componentele și produsele extrem de scumpe și rare devin, într-un timp scurt, mărfuri accesibile. Gândiți-vă la computerele personale, telefoanele inteligente și televizoarele cu ecran plat.
Acest lucru se observă și în conectivitatea wireless a internetului lucrurilor (IoT). Proiectarea și fabricarea funcțiilor wireless, chiar și pentru aplicații de volum redus, tinde să fie domeniul câtorva “magicieni” RF. Printre aceștia se numără specialiștii care pot proiecta circuite capabile să opereze la câteva sute de megahertzi și companiile care le fabrică, adesea la un cost relativ ridicat. În ultimul timp, am fost uimit de disponibilitatea imediată a circuitelor integrate RF complete în domeniul GHz (gigahertz), care pot ajuta la implementarea rapidă a unei conectivități wireless extrem de sofisticate, la un cost redus, într-o amprentă mică și cu o funcționalitate extraordinară.
Desigur, termenul “complet” este adesea interpretat în mod diferit de către vânzător și utilizator. În timp ce fiecare dispozitiv activ are nevoie de o sursă de alimentare și, cel mai probabil, de unele capacitoare de bypass, este posibil ca proiectanții să fie nevoiți să adauge și alte componente active și pasive pentru a asigura buna funcționare. Prin urmare, caracterul “complet” este o funcție a componentelor și a numărului acestora.
Modulele complete facilitează conformitatea cu reglementările
În cazul funcțiilor legate de RF, caracterul complet al dispozitivului este mai mult decât un simplu avantaj. O soluție RF completă poate elimina două dintre cele mai mari provocări ale proiectării RF:
- Asigurarea conformității cu cerințele funcționale complexe ale standardelor wireless pe care circuitul le suportă
- Respectarea multor reglementări stricte privind emisiile în afara benzii (OOB – out-of-band), interferențele electromagnetice (EMI – electromagnetic interference) și interferențele de radiofrecvență (RFI – radio-frequency interference) pentru a simplifica procesul de certificare a produsului
Proiectarea se complică atunci când circuitul și funcțiile conexiunii wireless trebuie să suporte versiuni multiple ale unui singur standard, cum ar fi numeroasele variante Wi-Fi (IEEE 802.11xx). Este și mai dificil atunci când trebuie să suporte standarde diferite, de exemplu Bluetooth. Chiar și proiectanții experimentați sunt precauți în ceea ce privește dezvoltarea unei conexiuni RF cu funcție completă pentru a se conforma unui singur standard industrial; respectarea mai multor standarde wireless într-un singur cip este o propunere și mai riscantă.
Modulele oferă soluția completă
O modalitate de a evita toate acestea este de a opta pentru un modul transceiver de la Murata Electronics Type 2BZ (LBEE5XV2BZ-883), care integreazǎ functionalitǎți pentru rețele locale wireless (WLAN) Wi-Fi dual-band de 2,4 GHz și 5 GHz și Bluetooth. Această soluție mixtă suportă Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac cu intrare multiplă 2×2, ieșire multiplă (MIMO), precum și Bluetooth 5.2 BR (basic rate), EDR (enhanced data rate) și LE (low energy). Rata de date a stratului fizic (PHY – Physical Layer) este de până la 866 Mbps (megabiți pe secundă) pentru Wi-Fi și 3 Mbps pentru Bluetooth.
Figura 1: LBEE5XV2BZ-883 complet ecranat este un modul care combină funcționalitățile de transmisie și recepție pentru Wi-Fi și Bluetooth pentru a simplifica implementarea conectivității wireless. (Sursa imaginii: Murata Electronics)
Aplicațiile țintă includ dispozitive cu dimensiuni și consum de putere reduse, cum ar fi nodurile IoT, sistemele wireless portabile, automatizările casnice, gateway-urile și altele care trebuie să respecte standardele FCC/CE/IC/TELEC. Modulul cu montare pe suprafață complet ecranat cântărește doar 0,36 grame (g), are o amprentă de doar 11,4 × 8,9 milimetri (mm) și o înălțime de 1,4 mm (Figura 1).
LBEE5XV2BZ se bazează pe sistemul pe cip (SoC) AIROC CYW54590 al Infineon Technologies. CYW54590 include amplificatoarele de putere RF pentru emițător și amplificatoarele cu zgomot redus (LNA) pentru receptor (Figura 2). Modulul rezolvă problemele critice de adaptare RF, filtrare și interfațare cu antenele. Ca atare, elimină numeroasele provocări asociate cu crearea și certificarea unui circuit RF și a software-ului aferent.
Modulul suportă până la trei antene: una pentru Bluetooth și două pentru Wi-Fi. De asemenea, calea comună de recepție a semnalului Bluetooth și WLAN elimină necesitatea unui splitter de putere extern, menținând, în același timp, o sensibilitate excelentă atât pentru Bluetooth, cât și pentru Wi-Fi.
Figura 2: Modulul Type 2BZ se bazează pe SoC-ul CYW54590 cu Wi-Fi 5 și Bluetooth 5.1, cu amplificatoare de putere (PA) și amplificatoare cu zgomot redus (LNA) integrate. (Sursa imaginii: Infineon Technologies)
CYW54590 încorporează mai mult decât o funcție RF completă. Secțiunea sa WLAN suportă o interfață SDIO standard, iar secțiunea Bluetooth suportă o interfață HCI (Host Controller Interface) de mare viteză, cu patru fire, UART și PCM (Pulse Code Modulation – Modulația impulsurilor în cod) pentru datele audio (Figura 3).
La fel de critic este și firmware-ul embedded de operare. CYW54590 implementează algoritmi și mecanisme hardware extrem de sofisticate pentru a optimiza simultan conectivitatea Wi-Fi și Bluetooth.
Rețineți că un alt modul, de la Murata, LBEE5XV1XA-540, adaugă capabilități RSDB (Real Simultaneous Dual Band) pentru a suporta două rețele Wi-Fi simultane, una în banda de 2,4 GHz și alta la 5 GHz. Bazat pe SoC-ul AIROC CYW54591RKUBGT de la Infineon, LBEE5XV1XA-540 reduce latența în aplicațiile de streaming video/audio sau gateway.
Figura 3 : Modulul Type 2BZ realizează interfața completă între procesorul gazdă și până la trei antene pentru funcționalitățile Wi-Fi și Bluetooth. (Sursa imaginii: Murata Electronics)
Caracterul complet al acestor module este demonstrat de numărul minim de componente externe necesare: câteva capacitoare standard de bypass/decuplare și rezistențe de pull-up pentru liniile de date SDIO. Cerința pentru doar două linii de alimentare, una de 3,3 volți (nominal) pentru operare, iar cealaltă de 1,8 volți sau 3,3 volți pentru liniile I/O, simplifică, de asemenea, proiectarea.
Concluzie
Proiectanții nu mai au nevoie de circuite RF avansate și abilități de proiectare pentru a încorpora o interfață Wi-Fi și Bluetooth sofisticată, multi-bandă și multi-format. Modulul transceiver Wi-Fi/Bluetooth Type 2BZ de la Murata Electronics, cu SoC-ul său combo CYW54590, interfețele de adaptare RF, filtrare și antenă, oferă o soluție care îndeplinește cerințele de reglementare și funcționale.
Autor: Rolf Horn – Inginer de aplicații
Rolf face parte din grupul European de Asistență Tehnică din 2014, având responsabilitatea principală de a răspunde la întrebările venite din partea clienților finali din EMEA referitoare la Dezvoltare și Inginerie. Înainte de DigiKey, el a lucrat la mai mulți producători din zona semiconductorilor, cu accent pe sistemele embedded ce conțin FPGA-uri, microcontrolere și procesoare pentru aplicații industriale și auto. Rolf este licențiat în inginerie electrică și electronică la Universitatea de Științe Aplicate din Munchen, Bavaria.
DigiKey | https://www.digikey.ro
