Jak si sestavit vlastní modul NRF24L01+pa+lna: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Modul založený na Nrf24L01 byl velmi populární, protože je snadno implementovatelný v projektech bezdrátové komunikace. Modul lze nalézt pod 1 $ s tištěnou verzí PCB nebo monopólovou anténou. Problém těchto levných modulů spočívá v tom, že mají mnoho problémů a snadno se poškodí. Především proto, že IC původně nevyrábí společnost Nordicsemi, ale také kvůli špatné kvalitě tisku desek plošných spojů.

V celém tomto článku vám ukážu, jak vytvořit vlastní modul založený na nrf24L01 a jak přidat PA (výkonový zesilovač), LNA (nízkošumový zesilovač) k prodloužení dosahu a výstupního výkonu.

Krok 1: Typický aplikační obvod

Zde je typický obvod pro modul založený na nrf24L01; tento se běžně používá v komerčních modulech založených na tomto čipu. Obvod obsahuje několik odpojovacích kondenzátorů připojených mezi VDD a zemí. Je použit krystalový oscilátor 16 MHZ, který musí splňovat specifikace uvedené v technickém listu. ANT1 a ANT2 poskytují vysokofrekvenční výstup k anténě, podle datového listu se doporučuje zatížení 15 ohmů+j88 ohmů pro maximální výstupní výkon 0 dBm, impedanci zátěže 50 ohmů lze získat připojením odpovídající sítě, ANT1 a ANT2 mají DC cestu k VDD_PA (více o tom později). Konektor SMA spojuje obvod s dipólovou anténou.

Krok 2: Přidání modulu front -end ke zvýšení výkonu a dosahu

Výše diskutovaný obvod má 4 úrovně výstupního výkonu: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Ovladače úrovně výkonu se přímo pohybují, samozřejmě existují další charakteristiky související s anténou (impedance, výkon, typ …) a prostředím šíření, ale zaměřme se na samotný modul.

K rozšíření výstupního výkonu lze použít modul front -end. Zjistil jsem, že tento RFX2401C od Skyworks Solutions je perfektní; je to 2,4GHZ modul ZigBee/ISM front-end, s 50ohm vstupními a výstupními porty, 25db malého zesílení signálu a 22dBm nasyceného výstupního výkonu (Všechny tyto charakteristiky souvisejí s režimem vysílání). Skyworks nabízí také zkušební desku, která pomáhá snadno prototypovat pomocí IC.

Tento modul má relativně jednoduchou logiku ovládání (viz logická tabulka). Chcete -li aktivovat příjem (režim RX), TXEN je třeba zatáhnout LOW a RXEN zatáhnout HIGH a pro aktivaci přenosu (režim TX) TXEN stáhnout HIGH stav RXEN není důležitý. Podle datového listu nrf24L01 musí být pin CE vytažen VYSOKÉ, kdykoli musí transceiver vstoupit do režimu RX. Pomocí osciloskopu jsem změřil stav kolíku VDD_PA a ukazuje se, že je VYSOKÝ, kdykoli je transceiver v režimu TX a LOW v režimu RX. Tímto způsobem by měl být TXEN připojen k VDD_PA a RXEN k CE

Krok 3: Kusovník

Tato tabulka obsahuje seznam komponent, které potřebujete k vybudování tohoto obvodu, objednal jsem je na:

Krok 4: Schémata

Toto je typický obvod našeho transceiveru s jeho RF výstupem připojeným k modulu front -end; tento přijímá příkazy z pinů VDD_PA a CE, kde jsou přidány některé oddělovací kondenzátory. Výstup je připojen k diskrétnímu LC filtru s konektorem SMA na konci.

Krok 5: Závěr a vylepšení

po extrahování Gerberových souborů jsem si objednal 10 pcb a provedl pájení pomocí šablony a přetavovací stanice.

Ukazuje se, že vytvoření takového RF obvodu vyžaduje zohlednění jakéhokoli možného elektromagnetického rušení, zejména při provádění směrování desek plošných spojů. Důrazně doporučujeme nevětraný štít a připojit jej k zemi, což pomáhá omezit kapacitní a magnetické propojení mezi modulem a jeho prostředím.