كيفية بناء وحدة NRF24L01 + pa + lna الخاصة بك: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

كانت الوحدة النمطية المستندة إلى Nrf24L01 شائعة جدًا ، لأنها سهلة التنفيذ في مشروعات الاتصالات اللاسلكية. يمكن العثور على الوحدة بأقل من دولار واحد مع نسخة مطبوعة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، أو هوائي أحادي. المشكلة مع هذه الوحدات الرخيصة هي أن لديها العديد من المشاكل وتصبح معيبة بسهولة. يرجع ذلك أساسًا إلى أن IC لم يتم تصنيعه في الأصل بواسطة Nordicsemi ، ولكن أيضًا بسبب جودة الطباعة الرديئة لثنائي الفينيل متعدد الكلور.

سأوضح لك خلال هذه المقالة كيفية إنشاء الوحدة النمطية الخاصة بك على أساس nrf24L01 ، وكيفية إضافة PA (مضخم الطاقة) ، و LNA (مضخم منخفض الضوضاء) لتوسيع النطاق وطاقة الإخراج.

الخطوة 1: دائرة التطبيق النموذجية

هذه هي الدائرة النموذجية لوحدة نمطية قائمة على nrf24L01 ؛ يستخدم هذا بشكل شائع في الوحدات التجارية القائمة على هذه الشريحة. تحتوي الدائرة على بعض مكثفات الفصل المتصلة بين VDD والأرض. يتم استخدام مذبذب بلوري 16 ميجا هرتز ويجب أن يفي بالمواصفات الموجودة في ورقة البيانات. يوفر ANT1 و ANT2 خرج RF للهوائي ، وفقًا لورقة البيانات ، يوصى بتحميل 15ohm + j88ohm لطاقة خرج قصوى تبلغ 0dbm ، ويمكن الحصول على مقاومة حمل 50ohm عن طريق تركيب شبكة مطابقة ، ANT1 و ANT2 لهما مسار DC إلى VDD_PA (المزيد عن هذا لاحقًا). أخيرًا ، يقوم موصل SMA بتوصيل الدائرة بهوائي ثنائي القطب.

الخطوة 2: إضافة وحدة الواجهة الأمامية لزيادة الطاقة والمدى

تحتوي الدائرة التي تمت مناقشتها أعلاه على 4 مستويات من طاقة الإخراج: 0dBm ، -6dBm ، -12dBm ، -18dBm. يتحكم مستوى الطاقة بشكل مباشر في النطاق ، بالطبع هناك خصائص أخرى تتعلق بالهوائي (الممانعة ، معدل الطاقة ، النوع …) وبيئة الانتشار ، ولكن دعونا نركز على الوحدة نفسها.

لتوسيع طاقة الخرج ، يمكن استخدام وحدة الواجهة الأمامية. لقد وجدت RFX2401C هذا من Skyworks Solutions مثالي تمامًا ؛ إنها وحدة أمامية 2.4 جيجا هرتز ZigBee / ISM ، مع منافذ إدخال وإخراج 50 أوم ، 25 ديسيبل من كسب إشارة صغير و 22 ديسيبل من طاقة الإخراج المشبعة (كل هذه الخصائص مرتبطة بوضع الإرسال). تقدم Skyworks أيضًا لوحة تقييم تساعد في إنشاء نموذج أولي بسهولة باستخدام IC الخاص بهم.

تحتوي هذه الوحدة على منطق تحكم بسيط نسبيًا (انظر الجدول المنطقي). لتنشيط الاستلام (وضع RX) ، يجب سحب TXEN إلى مستوى منخفض وسحب RXEN عاليًا ولتنشيط الإرسال (وضع TX) ، تسحب TXEN HIGH ، فإن حالة RXEN ليست مهمة. وفقًا لورقة البيانات nrf24L01 ، يجب سحب دبوس CE بدرجة عالية عندما يتعين على جهاز الإرسال والاستقبال الدخول في وضع RX. باستخدام مرسمة الذبذبات ، قمت بقياس حالة دبوس VDD_PA ، اتضح أنه مرتفع عندما يكون جهاز الإرسال والاستقبال في وضع TX و LOW في وضع RX. بهذه الطريقة يجب توصيل TXEN بـ VDD_PA و RXEN بـ CE

الخطوة 3: فاتورة المواد

يحتوي هذا الجدول على قائمة المكونات التي تحتاجها لبناء هذه الدائرة ، وقد طلبتها على:

الخطوة 4: المخططات

هذه هي الدائرة النموذجية لجهاز الإرسال والاستقبال الخاص بنا مع توصيل خرج RF الخاص به بوحدة الواجهة الأمامية ؛ يتلقى هذا الجهاز أوامر من دبابيس VDD_PA و CE ، حيث تمت إضافة بعض مكثفات الفصل. الإخراج متصل بفلتر LC منفصل مع موصل SMA في النهاية.

الخطوة 5: الخاتمة والتحسينات

بعد استخراج ملفات جربر ، طلبت 10 ثنائي الفينيل متعدد الكلور وقمت باللحام باستخدام محطة الاستنسل وإعادة التدفق.

اتضح أن إنشاء دائرة RF يتطلب أخذ أي تداخل كهرومغناطيسي محتمل في الاعتبار ، خاصة عند إجراء توجيه ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يوصى بشدة باستخدام درع غير مهووس وتوصيله بالأرض ، مما يساعد على تقليل الاقتران السعوي والمغناطيسي بين الوحدة وبيئتها.