Kuinka rakentaa oma NRF24L01+pa+lna -moduuli: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Nrf24L01 -pohjainen moduuli on ollut erittäin suosittu, koska se on helppo ottaa käyttöön langattomissa viestintäprojekteissa. Moduuli löytyy alle 1 $ PCB -painetulla versiolla tai monopoli -antennilla. Näiden halpojen moduulien ongelma on, että niissä on monia ongelmia ja ne voivat helposti vioittua. Lähinnä siksi, että IC ei ole alun perin Nordicsemin valmistama, mutta myös piirilevyjen huonon tulostuslaadun vuoksi.

Tässä artikkelissa näytän sinulle, kuinka rakentaa oma nrf24L01 -pohjainen moduulisi ja kuinka lisätä PA (tehovahvistin), LNA (hiljainen vahvistin) laajentaaksesi kantamaa ja lähtötehoa.

Vaihe 1: Tyypillinen sovelluspiiri

Tässä on tyypillinen piiri nrf24L01 -pohjaiselle moduulille; tätä käytetään yleisesti tähän siruun perustuvissa kaupallisissa moduuleissa. Piiri sisältää joitain irrotuskondensaattoreita, jotka on kytketty VDD: n ja maan välille. Käytetään 16 MHZ kideoskillaattoria, ja sen on täytettävä tekniset tiedot. ANT1 ja ANT2 antavat RF -lähdön antennille, tietolomakkeen mukaan 15 ohmin+j88 ohmin kuormitusta suositellaan enintään 0 dBm: n lähtöteholle, 50 ohmin kuormitusimpedanssi voidaan saada sovittamalla vastaava verkko, ANT1: llä ja ANT2: lla on DC -polku VDD_PA: lle (tästä lisää myöhemmin). Lopuksi SMA -liitin yhdistää piirin dipoliantenniin.

Vaihe 2: Käyttöliittymän lisääminen tehon ja kantaman lisäämiseksi

Edellä käsitellyllä piirillä on 4 lähtötehoa: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Tehotason säätöalueet vaihtelevat suoraan, tietysti on myös muita ominaisuuksia, jotka liittyvät antenniin (impedanssi, tehonopeus, tyyppi …) ja etenemisympäristöön, mutta keskitytään itse moduuliin.

Lähtötehon lisäämiseksi voidaan käyttää etupäämoduulia. Löysin tämän Skyworks Solutionsin RFX2401C: n aivan täydelliseksi; se on 2,4 GHz: n ZigBee/ISM-käyttöliittymä, jossa on 50 ohmin tulo- ja lähtöportit, 25 dB pientä signaalin vahvistusta ja 22 dBm kylläistä lähtötehoa (kaikki nämä ominaisuudet liittyvät lähetystilaan). Skyworks tarjoaa myös arviointitaulun, joka auttaa prototyyppien muodostamisessa helposti IC: n avulla.

Tässä moduulissa on suhteellisen yksinkertainen ohjauslogiikka (katso logiikkataulukko). Vastaanoton (RX -tila) aktivoimiseksi TXEN on vedettävä LOW ja RXEN vedettävä KORKEA ja lähetyksen aktivoimiseksi (TX -tila) TXEN vedetty HIGH RXEN -tila ei ole tärkeä. Nof24L01 -lomakkeen mukaan CE -nasta on vedettävä KORKEA aina, kun lähetin -vastaanottimen on siirryttävä RX -tilaan. Oskilloskoopilla olen mitannut VDD_PA -nastan tilan, ja käy ilmi, että se on KORKEA aina, kun lähetinvastaanotin on TX -tilassa ja LOW RX -tilassa. Tällä tavalla TXEN tulee liittää VDD_PA: han ja RXEN CE: hen

Vaihe 3: Materiaalilasku

Tämä taulukko sisältää luettelon komponenteista, joita tarvitset tämän piirin rakentamiseen, olen tilannut ne osoitteesta:

Vaihe 4: Kaaviot

Tämä on lähetinvastaanottimemme tyypillinen piiri, jonka RF -lähtö on kytketty etupäämoduuliin; tämä vastaanottaa komentoja VDD_PA- ja CE -nastoilta, joitain irrotuskondensaattoreita lisättiin. Lähtö on kytketty erilliseen LC -suodattimeen, jonka päässä on SMA -liitin.

Vaihe 5: Johtopäätös ja parannukset

gerber -tiedostojen purkamisen jälkeen tilasin 10 pcb ja tein juottamisen kaavaimella ja reflow -asemalla.

On käynyt ilmi, että tällaisen RF -piirin tekeminen edellyttää mahdollisten sähkömagneettisten häiriöiden huomioon ottamista, etenkin piirilevyjen reitityksen aikana. On erittäin suositeltavaa käyttää ilmankiertosuojaa ja liittää se maahan, mikä auttaa vähentämään kapasitiivista ja magneettista kytkentää moduulin ja sen ympäristön välillä.