완전한 Wi-Fi/Bluetooth 콤보 모듈 사용을 사용하여 IoT 연결 간소화

기술과 제품 발전 사이의 포지티브 피드백 루프는 다음과 같이 작동합니다. 즉, 기술 발전은 제품에 대한 시장 수요를 증가시키고 이러한 수요는 또 다른 발전을 촉진합니다. 이러한 주기가 반복되면서 비싸고 희귀한 부품 및 제품이 저렴한 상품으로 빠르게 전환됩니다. 개인용 컴퓨터, 스마트폰 및 평면 TV를 생각해 보세요.

이는 무선 사물 인터넷(IoT) 연결에서도 나타납니다. 무선 기능을 설계하고 제조하는 것은 소량 응용 분야일지라도 일부 RF '마술사들'의 영역인 경향이 있습니다. 여기에는 수백 메가헤르츠에서 작동하는 회로를 설계할 수 있는 전문가와 이를 제조하는 회사가 포함되며 종종 상대적으로 높은 비용이 듭니다. 놀랍게도 최근에 작은 실장 면적에 뛰어난 기능을 갖추고 고도로 정교한 무선 연결을 저렴한 비용으로 빠르게 구현할 수 있는 완전한 GHz 범위 RF IC가 출시되었습니다.

물론 '완전하다'란 의미는 벤더와 사용자의 입장에서 다르게 해석될 수 있습니다. 모든 활성 장치에는 전원, 그리고 많은 경우 바이패스 커패시터가 필요하지만, 설계자는 성공적인 작동을 위해 더 많은 능동 소자 부품과 수동 소자 부품을 추가해야 할 수도 있습니다. 따라서 '완전'한지 여부는 어느 부품이 얼마나 많은가에 달려 있습니다.

규정 준수를 간소화하는 완전한 모듈

RF 관련 기능에 있어서 장치의 완전성은 단순한 편의성 그 이상입니다. 완전한 RF 솔루션은 RF 설계의 가장 큰 두 가지 과제를 해결할 수 있습니다.

• 회로에서 지원하는 무선 표준의 복잡한 기능적 요구 사항을 확실히 준수

• 대역 외(OOB) 방출, 전자파 장해(EMI) 및 무선 주파수 전파 방해(RFI)와 관련한 많은 엄격한 규정을 충족하여 제품 인증 공정 간소화

이러한 설계 문제는 무선 링크 회로와 기능이 단일 표준의 여러 버전(예: 많은 Wi-Fi 변형(IEEE 802.11xx))을 지원해야 하는 경우에 더욱 복잡해집니다. Bluetooth와 같은 다른 표준을 지원해야 하는 경우 더욱 까다롭습니다. 숙련된 설계자조차도 단일 산업 표준을 준수하기 위해 전체 기능을 갖춘 RF 링크를 개발하는 데 신중을 기하는데, 하나의 칩에서 여러 무선 표준을 충족하는 것은 더욱 위험한 과제입니다.

완전한 솔루션을 제공하는 모듈

이러한 모든 문제를 해결할 수 있는 방법은 이중 대역 2.4GHz 및 5GHz Wi-Fi 무선랜(WLAN)인 Murata Electronics의 Type 2BZ(LBEE5XV2BZ-883)와 Bluetooth 트랜시버 모듈을 선택하는 것입니다. 이 콤보 솔루션은 2×2 다중 입력, 다중 출력(MIMO), Bluetooth 5.2 기본 속도(BR), 향상된 데이터 전송률(EDR) 및 저에너지(LE)를 포괄하는 Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac를 지원합니다. 물리층(PHY) 데이터 전송률은 최대 866Mbps(Wi-Fi) 및 3Mbps(Bluetooth)입니다.

대상 응용 분야에는 IoT 노드, 핸드헬드 무선 시스템, 홈 자동화, 게이트웨이 등과 같이 FCC/CE/IC/TELEC 표준을 충족해야 하는 크기와 전력에 민감한 장치가 포함됩니다. 완전 차폐형 표면 실장 모듈은 무게 0.36g, 실장 면적 11.4mm × 8.9mm, 높이 1.4mm에 불과합니다(그림 1).

그림 1: 완전 차폐형 LBEE5XV2BZ-883은 무선 연결 구현을 간소화하는 Wi-Fi 및 Bluetooth를 위한 콤보 트랜시버 모듈입니다. (이미지 출처: Murata Electronics)

LBEE5XV2BZ는 Infineon Technologies의 AIROC CYW54590 시스템온칩(SoC)을 기반으로 합니다. CYW54590에는 송신기 RF 전력 증폭기(PA)와 수신기 저잡음 증폭기(LNA)가 포함되어 있습니다(그림 2). 이 모듈은 중요한 RF 정합, 필터링 및 안테나 인터페이스 문제를 해결합니다. 따라서 RF 회로와 관련 소프트웨어의 생성 및 인증과 관련된 문제 문제를 해결합니다.

그림 2: Type 2BZ 모듈은 PA 및 LNA가 기판 실장된 CYW54590 Wi-Fi 5 및 Bluetooth 5.1 콤보 SoC를 기반으로 합니다. (이미지 출처: Infineon Technologies)

이 모듈은 최대 3개의 안테나(Bluetooth용 1개, Wi-Fi용 2개)를 지원합니다. 또한 Bluetooth 및 WLAN 수신 신호 경로를 공유하므로 외부 전력 스플리터가 필요하지 않으며 Bluetooth와 Wi-Fi 모두에 대해 우수한 감도를 유지할 수 있습니다.

CYW54590은 완전한 RF 기능 그 이상을 통합합니다. WLAN 섹션에서는 표준 SDIO 인터페이스를 지원하고, Bluetooth 섹션에서는 고속 4선식 호스트 제어 인터페이스(HCI), UART 및 오디오 데이터를 위한 펄스 부호 변조(PCM)를 지원합니다(그림 3).

그림 3: Type 2BZ 모듈은 호스트 프로세서와 Wi-Fi 및 Bluetooth 기능을 위한 최대 3개의 안테나 사이에서 완전한 인터페이스를 구현합니다. (이미지 출처: Murata Electronics)

내장형 운영 펌웨어도 마찬가지로 중요합니다. CYW54590은 매우 정교하고 협업적인 공존 하드웨어 메커니즘 및 알고리즘을 구현하여 Wi-Fi 및 Bluetooth 동시 연결을 최적화합니다.

다른 모듈인 Murata LBEE5XV1XA-540은 두 동시 Wi-Fi 네트워크(2.4GHz 대역과 5GHz 대역에 각각 하나씩)를 지원하기 위해 RSDB(Real Simultaneous Dual Band) 기능을 추가합니다. Infineon의 AIROC CYW54591RKUBGT SoC를 기반으로 하는 LBEE5XV1XA-540은 동영상/오디오 스트리밍 또는 게이트웨이 응용 분야의 대기 시간을 줄입니다.

이러한 모듈의 완전성은 몇 개의 표준 바이패스/감결합 커패시터, SDIO 데이터 회선을 위한 일부 풀업 저항기를 비롯한 필요한 최소한의 외부 부품에 의해 입증됩니다. 두 개의 전원 공급 장치 레일(작동을 위한 3.3V(공칭) 전원 공급 장치 1개, I/O 라인을 위한 1.8V 또는 3.3V 전원 공급 장치 1개)만 필요하므로 디자인인도 간소화됩니다.

결론

설계자는 정교한 다대역, 다중 형식 Wi-Fi 및 Bluetooth 인터페이스를 내장하기 위해 더 이상 고급 RF 회로 및 시스템 기술이 필요하지 않습니다. CYW54590 콤보 SoC, RF 정합, 필터링, 안테나 인터페이스를 지원하는 Murata Electronics Type 2BZ Wi-Fi/Bluetooth 트랜시버 모듈은 규정 및 기능 요구 사항을 충족하는 드롭인 솔루션을 제공합니다.