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科普知識
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通用RF天線

920MHz頻段小功率無線通信模塊技術

發布日期:2022-10-17 點擊率:49

背景介紹

  在這種背景下,2012年7月份日本開放了920 MHz頻段,這是不容易干擾現有無線電波、低功耗且可進行長距離數據通信的電波頻段。下方表1中匯總了2.4GHz頻段的ZigBee與無線LAN,同樣為特定小功率無線的400MHz頻段和920MHz頻段的特性。920MHz與使用ZigBee和無線LAN的2.4GHz相比,具有優異的電波耦合屬性,因此即使在有墻壁以及障礙物的地方也可以確保穩定通信。在住宅中使用時,微波爐和無線鼠標等無線設備都使用2.4GHz,電波非常混雜。與此相比,920MHz頻段不易發生電波干擾。另外,同樣為特定小功率無線的400MHz頻段的占有頻段范圍較窄,因此通信速度較慢。綜上所述,可以說920MHz頻段是最適合HEMS的頻段(圖1)。

  另外,900MHz頻段已經在美國、中國、韓國、澳大利亞使用,歐洲也在研究開放事宜等,該頻段越來越成為世界共通使用的頻段,預計未來市場前景廣闊。

  表1 無線性能比較

  圖1 用于HEMS的無線方式比較

  羅姆的920MHz頻段特定小功率無線模塊技術

  低功耗

  羅姆面向HEMS開發了920MHz頻段特定小功率無線模塊“BP3596”(圖2)。該產品最大的特征是業界頂級低功耗,這是通過羅姆集團旗下LAPIS Semiconductor的以低功耗著稱的無線通信IC“ML7396B”來實現的。可以內置于智能觸摸產品和家電產品等各種設備,可構筑低功耗無線網絡。對于RFIDIOTYKT_201108 title="" target=_blank>傳感器設備等這類設置場所較難供應AC電源的設備,“低功耗”是非常重要的。電池驅動類設備在更換電池方面所花的成本太大,因此10年左右無需更換電池的需求迫切。雖然電池容量不同,但羅姆的920MHz頻段特定小功率無線模塊具備卓越的低功耗性能,因此即使是電池驅動設備,無需更換電池也可使用10年。

  內置天線

  內置芯片天線,無需高頻設計即可使用。當安裝到金屬外殼的設備中時,金屬殼體起到屏蔽電波的作用,會導致無法通信。該產品內置天線連接器,只要將外置天線連接到天線連接器上即可確保RFIDIOTYKT_201108 title=通信 target=_blank>通信。

  獲得電波法認證

  已經獲得日本國內電波法認證,因此,無需進行無線通信試驗,裝到整機中即可立即作為無線設備使用。沒有高頻電路設計能力和無線特性測量裝置的客戶也能輕松使用。

  序列號

  網絡中使用的16位序列號標記于標簽上。標簽上還一同印有QR碼,QR碼中含有序列號信息。組裝到整機中時,讀取QR碼輸出標簽,可輕松在殼體上標明序列號。

  已調整無線設定值

  模塊中內置有EEPROM,不僅寫入了序列號,還寫入了輸出功率的調整值等。因此無需進行無線設備的繁瑣的調整即可使用。

  圖2 BP3596外形尺寸圖

  硬件的簡單連接

  RF控制用微控制器與RFIC連接時,SPI(5pin)、EEPROM通過I2C(2pin)、GPIO連接。與RF控制用微控制器之間的接線圖如圖3所示。可見,用很少的布線數即可輕松連接。

  圖3 RF控制用微控制器接線圖

  支持各國的電波頻段

  900MHz頻段有望成為可世界各國通用的頻段。美國、中國、韓國、澳大利亞已經將900MHz頻段作為無需申請的Sub-GHz頻段,頻率分配的國際協作已經取得進展。羅姆的BP3596通過調整模塊,即可應對各國的電波頻段(關于各國電波規格另行協商)。

  BP3596的使用方法

  協議棧構成例

  BP3596是覆蓋到物理層的模塊。因此,在使用時,需要客戶準備比MAC層更高級別的協議。用于家電時的協議棧構成例如圖4所示。

  滿足ECHONET Lite的協議棧構成例如圖4所示,是通過BP3596與微控制器板連接到整機中的。只要具備這樣的協議棧,即可將HOST側本體的變更控制在最小,從而安裝920MHz頻段特定小功率無線。當然,也可以采用直接存儲于HOST的形式。

圖4 協議棧構成例

  實現HEMS

  在實際住宅中使用的示意圖如圖5所示。該產品可實現HEMS的巨大作用即電力供給與需求的“可視化”,以及“有效地控制”.在家中的各終端安裝920MHz頻段特定小功率無線模塊,通過特定小功率無線實現網絡化。它將各設備的電力供需情況信息集成于家庭網關注3(Home Gate Way),監測器畫面顯示供需情況,實現電力的“可視化”,并通過家庭網關綜合管理,有效控制設備。

  不僅如此,還可以從家庭網關經由無線LAN,通過網絡確認電力情況。

圖5 HEMS構成例

  今后

  羅姆充分利用已經量產的無線LAN模塊(BP3591等)的技術積累,正在推進內置無線LAN和API互換協議棧的特定小功率無線模塊的開發(圖6)。以往進行過無線LAN開發的客戶,使用該資源即可大大加快開發速度。

 

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