Comment construire votre propre module NRF24L01+pa+lna : 5 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Le module basé sur Nrf24L01 a été très populaire, car il est facile à mettre en œuvre dans des projets de communication sans fil. Le module peut être trouvé à moins de 1$ avec une version imprimée PCB, ou une antenne monopôle. Le problème avec ces modules bon marché est qu'ils ont de nombreux problèmes et deviennent facilement défectueux. Principalement parce que le circuit intégré n'est pas fabriqué à l'origine par Nordicsemi, mais aussi à cause de la mauvaise qualité d'impression des PCB.

Tout au long de cet article, je vais vous montrer comment créer votre propre module basé sur nrf24L01 et comment ajouter un PA (amplificateur de puissance), un LNA (amplificateur à faible bruit) pour étendre la portée et la puissance de sortie.

Étape 1: Circuit d'application typique

Voici le circuit typique pour un module basé sur nrf24L01; celui-ci est couramment utilisé dans les modules commerciaux basés sur cette puce. Le circuit contient des condensateurs de découplage connectés entre VDD et la masse. Un oscillateur à cristal de 16 MHz est utilisé et doit répondre aux spécifications figurant dans la fiche technique. ANT1 et ANT2 fournissent une sortie RF à l'antenne, selon la fiche technique, une charge de 15 ohms + j88 ohms est recommandée pour une puissance de sortie maximale de 0 dbm, une impédance de charge de 50 ohms peut être obtenue en installant un réseau correspondant, ANT1 et ANT2 ont un chemin CC vers VDD_PA (plus à ce sujet plus tard). Enfin un connecteur SMA relie le circuit à une antenne dipôle.

Étape 2: Ajout d'un module frontal pour augmenter la puissance et la portée

Le circuit discuté ci-dessus a 4 niveaux de puissance de sortie: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Le niveau de puissance contrôle directement la plage, bien sûr il y a d'autres caractéristiques liées à l'antenne (impédance, taux de puissance, type…) et à l'environnement de propagation, mais concentrons-nous sur le module lui-même.

Pour étendre la puissance de sortie, un module frontal peut être utilisé. J'ai trouvé ce RFX2401C de Skyworks Solutions tout simplement parfait; il s'agit d'un module frontal 2,4 GHz ZigBee/ISM, avec des ports d'entrée et de sortie de 50 ohms, 25 dB de petit gain de signal et 22 dBm de puissance de sortie saturée (Toutes ces caractéristiques sont liées au mode de transmission). Skyworks propose également une carte d'évaluation qui aide à prototyper facilement avec leur IC.

Ce module a une logique de commande relativement simple (Voir tableau logique). Pour activer la réception (mode RX), TXEN doit être tiré LOW et RXEN tiré HAUT et pour activer la transmission (mode TX) TXEN tiré HAUT l'état de RXEN n'est pas important. Selon la fiche technique nrf24L01, la broche CE doit être tirée HAUT chaque fois que l'émetteur-récepteur doit entrer en mode RX. À l'aide d'un oscilloscope, j'ai mesuré l'état de la broche VDD_PA, il s'avère qu'il est HAUT chaque fois que l'émetteur-récepteur est en mode TX et BAS en mode RX. De cette façon, TXEN doit être connecté à VDD_PA et RXEN à CE

Étape 3: Nomenclature

Ce tableau contient la liste des composants dont vous avez besoin pour construire ce circuit, je les ai commandés sur:

Étape 4: Schémas

C'est le circuit typique de notre émetteur-récepteur avec sa sortie RF connectée au module frontal; celui-ci reçoit des commandes des broches VDD_PA et CE, certains condensateurs de découplage ont été ajoutés. La sortie est connectée à un filtre LC discret avec un connecteur SMA à l'extrémité.

Étape 5: Conclusion et améliorations

après avoir extrait les fichiers gerber, j'ai commandé 10 pcb et j'ai soudé à l'aide d'un pochoir et d'une station de refusion.

Il s'avère que la réalisation d'un tel circuit RF nécessite de prendre en compte d'éventuelles interférences électromagnétiques, notamment lors du routage des circuits imprimés. Il est fortement recommandé d'utiliser un blindage non ventilé et de relier celui-ci à la terre, ce qui permet de réduire les couplages capacitifs et magnétiques entre le module et son environnement.