RF moduli - RF module - Wikipedia

RF moduli (o'lcham uchun o'lchagich bilan)

An RF moduli (qisqacha radiochastota moduli) - bu ikkita qurilma o'rtasida radio signallarni uzatish va / yoki qabul qilish uchun ishlatiladigan (odatda) kichik elektron qurilma. In o'rnatilgan tizim ko'pincha boshqa qurilma bilan aloqa qilish maqsadga muvofiqdir simsiz. Ushbu simsiz aloqa orqali amalga oshirilishi mumkin optik aloqa yoki orqali radiochastota (RF) aloqa. Ko'pgina ilovalar uchun tanlov vositasi RF hisoblanadi, chunki u ko'rish qobiliyatini talab qilmaydi. RF aloqa a uzatuvchi va a qabul qiluvchi. Ular har xil turdagi va diapazonli. Ba'zilar 500 metrgacha uzatishi mumkin. RF modullari odatda uydirma foydalanish RF CMOS texnologiya.

Radiochastota modullarini loyihalashtirish qiyinligi sababli chastotali modullar elektron dizaynda keng qo'llaniladi. Yaxshi elektron radio dizayn, ma'lumki, ma'lum bir chastotada ishlashga erishish uchun zarur bo'lgan radio zanjirlarining sezgirligi va kerakli komponentlar va sxemalarning aniqligi tufayli juda murakkabdir. Bundan tashqari, ishonchli chastotali aloqa davri chastotaning ishlashiga salbiy ta'sir ko'rsatmasligini ta'minlash uchun ishlab chiqarish jarayonini diqqat bilan kuzatishni talab qiladi. Va nihoyat, radio zanjirlar odatda radiatsiya chiqindilarining cheklanishiga bog'liq va talab qilinadi Muvofiqlikni sinovdan o'tkazish va sertifikatlashtirish standartlashtirish kabi tashkilot ETSI yoki AQSh Federal aloqa komissiyasi (FCC). Shu sabablarga ko'ra, muhandis-dizaynerlar tez-tez radio aloqasini talab qiladigan dastur uchun sxemani ishlab chiqadilar va undan keyin oldindan tayyorlangan radio modulga "tushadilar". diskret dizayn, rivojlanish uchun vaqt va pulni tejash.

RF modullari ko'pincha o'rtacha va past hajmli mahsulotlarda, masalan, garaj eshiklarini ochish, simsiz signalizatsiya yoki kuzatuv tizimlari, sanoat masofadan boshqarish pultlari, aqlli sensorli dasturlar va simsiz uy avtomatlashtirish tizimlari. Ular ba'zida eskisini almashtirish uchun ishlatiladi infraqizil aloqa dizaynlari, chunki ular ko'rinishda ishlashni talab qilmaydigan afzalliklarga ega.

Savdoda mavjud bo'lgan chastotali RF modullarida, shu jumladan, bir nechta tashuvchi chastotalar ishlatiladi ishlab chiqarish, ilmiy va tibbiyot (ISM) radiokanallari 433.92 MGts, 915 MGts va 2400 MGts kabi. Ushbu chastotalar aloqa uchun radiodan foydalanishni tartibga soluvchi milliy va xalqaro qoidalar tufayli qo'llaniladi. Qisqa masofadagi qurilmalar shuningdek, 315 MGts va 868 MGts kabi litsenziyasiz mavjud bo'lgan chastotalardan foydalanishi mumkin.

RF modullari chastotali aloqa uchun belgilangan protokolga mos kelishi mumkin Zigbi, Bluetooth kam energiya, yoki Wi-fi yoki ular amalga oshirishi mumkin mulkiy protokol.

RF modullarining turlari

RF moduli atamasi turli xil elektron shakllar, shakllar va o'lchamlarga nisbatan qo'llanilishi mumkin elektron karta. Bundan tashqari, modullarga juda ko'p funktsiyalar va imkoniyatlar bo'yicha qo'llanilishi mumkin. RF modullari odatda a ni o'z ichiga oladi bosilgan elektron karta, elektronni uzatish yoki qabul qilish, antenna va ketma-ket interfeys xost protsessori bilan aloqa qilish uchun.

Ko'pgina standart va taniqli turlar bu erda keltirilgan:

  • transmitter moduli
  • qabul qiluvchi moduli
  • qabul qilgich-modul
  • chipdagi tizim modul.

Transmitter modullari

RF uzatuvchi moduli kichikdir PCB kichik yig'ilishi radio to'lqinini uzatishga qodir va modulyatsiya qiluvchi ma'lumotlarni olib o'tish uchun bu to'lqin. Transmitter modullari odatda a bilan birgalikda amalga oshiriladi mikrokontroller uzatilishi mumkin bo'lgan modulga ma'lumot beradi. Odatda chastotali transmitterlar bo'ysunadi tartibga solish talablari bu ruxsat etilgan maksimal darajani belgilaydi uzatuvchi quvvat chiqishi, harmonikalar va tarmoqli chekkasidagi talablar.

Qabul qiluvchining modullari

RF qabul qiluvchisi moduli modulyatsiya qilingan chastotali signalni qabul qiladi va demodulat qiladi u. RF qabul qiluvchisi modullarining ikki turi mavjud: superheterodinli qabul qiluvchilar va supergenerativ qabul qiluvchilar. Superregenerativ modullar odatda tashuvchi to'lqindan modulyatsiya qilingan ma'lumotlarni olish uchun bir qator kuchaytirgichlardan foydalangan holda arzon narxlardagi va kam quvvatli dizaynlardir. Superregenerativ modullar odatda noto'g'ri, chunki ularning ishlash chastotasi harorat va elektr ta'minotidagi kuchlanish bilan sezilarli darajada farq qiladi.[iqtibos kerak ] Superheterodinli qabul qiluvchilar supergenerativga nisbatan ishlashda ustunlikka ega; ular kattaroq aniqlik va barqarorlikni taklif qiladi Kuchlanish va harorat oralig'i. Ushbu barqarorlik ilgari nisbatan qimmatroq mahsulotni anglatadigan sobit kristalli dizayndan kelib chiqadi. Biroq, qabul qiluvchining chip dizaynidagi yutuqlar hozirgi vaqtda superheterodin va superregenerativ qabul qiluvchi modullari o'rtasida narxlar farqi kamligini anglatadi.

Transceiver modullari

RF chastotali qabul qilgich moduli ham uzatuvchi, ham qabul qiluvchini o'z ichiga oladi. O'chirish odatda mo'ljallangan yarim dupleks operatsiya, garchi to'liq dupleks modullar mavjud, odatda qo'shimcha murakkablik tufayli yuqori narxga ega.

Chip (SoC) modulidagi tizim

SoC moduli qabul qiluvchi-qabul qilgich moduli bilan bir xil, lekin u tez-tez bortdagi mikrokontroller yordamida amalga oshiriladi. Mikrokontroller odatda radio ma'lumot paketini boshqarish yoki an kabi protokolni boshqarish uchun ishlatiladi IEEE 802.15.4 mos keladigan modul. Ushbu turdagi modul odatda dizayner ushbu protsessorni xost mikrokontrolleriga kiritishni xohlamaganida protokolga muvofiqligi uchun qo'shimcha ishlov berishni talab qiladigan dizaynlar uchun ishlatiladi.

Xost mikrokontroleri interfeysi

RF chastotasi modullari odatda o'rnatilgan mikrokontroller yoki mikroprotsessor kabi tizim bilan aloqa qiladi. Aloqa protokollariga quyidagilar kiradi UART, ishlatilgan Digi International X-Bee modullari, Seriyali tashqi interfeysli avtobus ichida ishlatilgan Anaren AIR modullari va Universal ketma-ket avtobus Roving Networks modullarida ishlatiladi. Modul simsiz aloqa uchun standartlashtirilgan protokoldan foydalanishi mumkin bo'lsa-da, mikrokontroller interfeysi orqali yuborilgan buyruqlar odatda standartlashtirilmaydi, chunki har bir sotuvchining o'ziga xos aloqa formati mavjud. Mikrokontroller interfeysining tezligi ishlatiladigan asosiy RF protokoli tezligiga bog'liq: Wi-Fi kabi yuqori chastotali chastotali protokollar USB kabi yuqori tezlikli ketma-ket interfeysni talab qiladi, Bluetooth tezligi past energiya kabi ma'lumotlar tezligi pastroq bo'lgan protokollardan foydalanish mumkin. UART interfeysi.

RF signallarini modulyatsiyasi

Ularning bir nechta turlari mavjud raqamli signal modulyatsiyasi chastotali uzatuvchi va qabul qiluvchi modullarda keng qo'llaniladigan usullar:

Batafsil tavsif, afzalliklari va kamchiliklari yuqorida keltirilgan maqolalarda keltirilgan.

RF modulining ishlashiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar

Boshqa har qanday chastotali qurilmalarda bo'lgani kabi, RF modulining ishlashi ham bir qator omillarga bog'liq. Masalan, transmitter quvvatini oshirish orqali katta aloqa masofasiga erishiladi. Biroq, bu shuningdek, uzatgich qurilmasidagi elektr quvvati yuqori bo'lishiga olib keladi va bu batareyadan ishlaydigan qurilmalarning ishlash muddatini qisqartiradi. Bundan tashqari, yuqori uzatuvchi quvvatdan foydalanish tizimni boshqa chastotali qurilmalarga to'sqinlik qilishga moyil qiladi va, ehtimol, yurisdiktsiyaga qarab, qurilmaning noqonuniy bo'lishiga olib kelishi mumkin. Shunga mos ravishda, qabul qiluvchining sezgirligini oshirish, shuningdek, samarali aloqa doirasini oshiradi, lekin boshqa chastotali qurilmalarning aralashuvi tufayli ishlamay qolishi mumkin.

Umumiy tizimning ishlashi ilgari tasvirlangan aloqa liniyasining har bir uchida mos keladigan antennalar yordamida yaxshilanishi mumkin.

Va nihoyat, har qanday tizimning belgilangan masofaviy masofasi odatda ochiq havoda ko'rish konfiguratsiyasi chizig'ida hech qanday aralashuvsiz o'lchanadi, lekin ko'pincha radio to'lqin signallarini yutish uchun devorlar, pollar yoki zich qurilish kabi to'siqlar bo'ladi. samarali operatsion masofa aksariyat amaliy holatlarda belgilanganidan kam bo'ladi.

Modulning jismoniy ulanishi

Modulning fizik ulanishi: quruqlik tarmog'i qatori, teshik va kastel taxtasi (chapdan o'ngga)

RF modulini a ga biriktirish uchun turli usullardan foydalaniladi bosilgan elektron karta yoki bilan teshik texnologiyasi yoki sirtga o'rnatish texnologiyasi. Teshikli texnologiya modulni lehimsiz kiritishga yoki olib tashlashga imkon beradi. Yuzaki o'rnatish texnologiyasi modulni qo'shimcha o'rnatish bosqichisiz tenglikni bilan biriktirishga imkon beradi. RF modullarida ishlatiladigan sirtga o'rnatiladigan ulanishlarga quyidagilar kiradi er tarmog'i qatori (LGA) va kastellangan yostiqlar. LGA to'plami kichik modul o'lchamlarini yaratishga imkon beradi, chunki tagliklarning hammasi modul ostida, lekin ulanishni tekshirish uchun ulanishlar rentgen nuridan o'tishi kerak. Castellated teshiklari ulanishni optik tekshirishga imkon beradi, ammo tagliklarni joylashtirish uchun modulning izi jismonan kattaroq bo'ladi.

RF modullarida ishlatiladigan simsiz protokollar

RF modullari, ayniqsa SoC modullari, oldindan belgilangan simsiz standartga muvofiq aloqa qilish uchun tez-tez ishlatiladi, jumladan:

Shu bilan birga, chastotali modullar garaj eshiklarini ochish moslamalarida ishlatiladigan protokollar yordamida tez-tez aloqa qilishadi.

Odatda dasturlar

Yakuniy mahsulotni integratsiyalashgan taqdirda RF modulini sertifikatlash

Integratsiyalashgan, mos keluvchi chastotali RF moduliga asoslangan yakuniy me'yoriy mahsulotga muvofiqligi (bugungi kunda IOT qurilmalarining aksariyati kabi) odatdagi tushunmovchilik. Mamlakatlarni tartibga solishning muhim talablariga javob beradigan modul (FCC, Idoralar, ICES, ANATEL va hokazo) deyarli yakuniy mahsulotni qamrab olmaydi. Biroq, bu mos keladigan chastotali modulni birlashtirganda to'liq muvofiqlikni sinovdan o'tkazish kerak degani emas. Mos keladigan modulni birlashtirish juda ko'p afzalliklarga ega.

RF moduli bugungi iste'mol mahsulotida muhim ahamiyatga ega, shuningdek, yakuniy mahsulotning faqat bir qismi. Radio modullari yillar davomida rivojlanib bordi. Bortidagi voltaj regulyatorlari, o'rnatilgan antenna, odatda, radio hodisalarining uy egasi bo'lishidan qat'iy nazar bir xil bo'lishini ta'minlashga harakat qiladi. O'zingizning mahsulotingizni ISO 17025 akkreditatsiyalangan EMC, RF laboratoriyasida sinovdan o'tkazishda va sertifikatlashda muvofiqlik uchun siz chastotali spektr o'lchovlarining ko'pchiligini modul darajasida ko'rishingiz mumkin.

Oxir-oqibat, bu qoidalarga muvofiq bo'lishi kerak bo'lgan yakuniy mahsulot. Sog'liqni saqlash, xavfsizlik, nurlanish ta'sirchanligi kabi jihatlarni modulli darajada qoplab bo'lmaydi.

Tashqi havolalar

  • F. Egan, Uilyam (2003). Amaliy chastotali tizimni loyihalash. Wiley-IEEE Press. ISBN  978-0-471-20023-9.
  • Fairall, Jon (2002). Kam quvvatli radioga kirish. RF Solutions Ltd. ISBN  978-0-9537231-0-2.