Kaip sukurti savo NRF24L01+pa+lna modulį: 5 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Nrf24L01 pagrįstas modulis buvo labai populiarus, nes jį lengva įdiegti belaidžio ryšio projektuose. Modulį galima rasti mažiau nei 1 $ su spausdinta PCB versija arba monopoline antena. Šių pigių modulių problema yra ta, kad jie turi daug problemų ir tampa lengvai sugedę. Daugiausia dėl to, kad IC iš pradžių nebuvo pagamintas „Nordicsemi“, bet ir dėl prastos PCB spausdinimo kokybės.

Šiame straipsnyje aš jums parodysiu, kaip sukurti savo nrf24L01 modulį ir kaip pridėti PA (galios stiprintuvą), LNA (mažo triukšmo stiprintuvą), kad būtų išplėstas diapazonas ir išėjimo galia.

1 žingsnis: tipinė taikymo grandinė

Čia yra tipinė nrf24L01 modulio grandinė; šis dažniausiai naudojamas komerciniuose moduliuose, pagrįstuose šiuo lustu. Grandinėje yra keletas atjungimo kondensatorių, prijungtų tarp VDD ir žemės. Naudojamas 16 MHZ kristalų osciliatorius, kuris turi atitikti specifikacijas, pateiktas duomenų lape. ANT1 ir ANT2 teikia RF išėjimą į anteną, pagal duomenų lapą rekomenduojama 15ohm+j88ohm apkrova, kai maksimali išėjimo galia yra 0dbm, 50ohm apkrovos varža gali būti gaunama įrengiant atitinkamą tinklą, ANT1 ir ANT2 turi nuolatinės srovės kelią į VDD_PA (daugiau apie tai vėliau). Galiausiai SMA jungtis prijungia grandinę prie dipolinės antenos.

2 žingsnis: Priekinio modulio pridėjimas, siekiant padidinti galią ir diapazoną

Aukščiau aptarta grandinė turi 4 išėjimo galios lygius: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Galios lygio valdikliai tiesiogiai priklauso nuo diapazono, žinoma, yra ir kitų charakteristikų, susijusių su antena (varža, galios greitis, tipas …) ir sklidimo aplinka, tačiau sutelkime dėmesį į patį modulį.

Norint padidinti išėjimo galią, gali būti naudojamas priekinis modulis. Man pasirodė, kad šis RFX2401C iš „Skyworks Solutions“yra tiesiog tobulas; tai 2,4 GHz „ZigBee“/ISM priekinis modulis, turintis 50 omų įvesties ir išvesties prievadus, 25 dB mažo signalo stiprinimo ir 22 dBm prisotintos išėjimo galios (visos šios charakteristikos yra susijusios su perdavimo režimu). „Skyworks“taip pat siūlo vertinimo lentą, kuri padeda lengvai sukurti prototipą naudojant IC.

Šis modulis turi gana paprastą valdymo logiką (žr. Logikos lentelę). Norint suaktyvinti priėmimą (RX režimas), TXEN reikia traukti žemai ir RXEN traukti AUKŠTAI, o įjungti transliaciją (TX režimas) TXEN traukti AUKŠTĄ RXEN būsena nėra svarbi. Pagal nrf24L01 duomenų lapą CE kaištis turi būti ištrauktas AUKŠTAS, kai siųstuvas -imtuvas turi įjungti RX režimą. Naudodamas osciloskopą, išmatavau VDD_PA kaiščio būseną, paaiškėja, kad jis yra AUKŠTAS, kai siųstuvas -imtuvas yra TX režimu, o LOW - RX režimu. Tokiu būdu TXEN turėtų būti prijungtas prie VDD_PA, o RXEN - prie CE

3 žingsnis: Sąrašas medžiagos

Šioje lentelėje yra komponentų, kurių jums reikia norint sukurti šią grandinę, sąrašas, aš juos užsisakiau:

4 žingsnis: schemos

Tai yra tipinė mūsų siųstuvo -imtuvo grandinė, kurios RF išėjimas yra prijungtas prie priekinio modulio; šis gauna komandas iš VDD_PA ir CE kaiščių, kai kurie atsiejami kondensatoriai. Išėjimas yra prijungtas prie atskiro LC filtro, kurio gale yra SMA jungtis.

5 žingsnis: Išvados ir patobulinimai

išgavus gerber failus, užsisakiau 10 pcb ir lituodavau naudodami trafaretą ir perpildymo stotį.

Pasirodo, norint sukurti tokią RF grandinę, reikia atsižvelgti į bet kokius galimus elektromagnetinius trukdžius, ypač atliekant PCB maršrutizavimą. Primygtinai rekomenduojama neventiliuoti skydą ir prijungti jį prie žemės, o tai padeda sumažinti talpinę ir magnetinę jungtį tarp modulio ir jo aplinkos.