《電子技術應用》
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體積小且功能完備的ZigBee射頻模塊
電子系統設計
摘要: zigBee(IEEE802.15.4)是一種先進的短距離傳輸技術標準,目前全球最通用的頻段是2.4~2.4835GHz。雖然ZigBee的...
Abstract:
Key words :

    zigBee(IEEE802.15.4)是一種先進的短距離傳輸技術標準,目前全球最通用的頻段是2.4~2.4835GHz。雖然ZigBee的標準數據傳輸率比藍牙低,但它的應用范圍更廣。除了一般的數據采集外,ZigBee還能用在環境監測、家庭自動化控制、個人醫療、工業廠房監控、商務大樓自動化、安全監控等應用中。此外,結合使用ZigBee技術與傳感器或相機等模塊,還能開發更多的產品附加功能和價值。

     在網絡層,ZigBee支持星型、簇樹(cluster Tree)與網狀網(mesh)三種網絡架構。從各個節點的角色來看,ZigBee設備可分為全功能設備(FFD)與精簡功能設備(RFD)。與FFD相比,RFD的電路較為簡單且內存較小,FFD的節點具備控制器功能,提供數據交換,而RFD則只能傳送數據給FFD或是接收來自FFD的數據。

     為實現ZigBee一對多、低功耗以及高感應網絡等特性,廠商必須面臨較高的技術門檻與挑戰,包括RF效能調適、架構設計、網絡層軟件集成等。對此,瓷微科技的“eZigBee平臺”成功設計出體積小且功能完備的射頻模塊,全面集成了軟件、硬件和芯片系統的相關技術,能可快速實現的完整ZigBee解決方案。

高度集成的Zigbee射頻模塊CZiP01的結構框圖。
高度集成的Zigbee射頻模塊CZiP01的結構框圖。

     瓷微科技的“eZigBee平臺”內含支持2.4GHz頻段、IEEE 802.15.4規范的無線收發模塊,并集成了適合不同應用的低功耗8051微控制器(MCU)。收發器的靈敏度高達-95dBm,接收用電流與發送用電流分別為18mA與22mA,符合低功耗要求,并同時支持省電模式,休眠模式下僅需2uA電流。此外,標準ZigBee規范下的數據傳輸率為250Kbps,“eZigBee平臺”設計有加速模式,可將數據傳輸率最高提升至2Mbps。

    瓷微科技“eZigBee平臺”一個最大優勢是具有很高的轉換靈活性。以MCU為例,為支持各種不同應用領域以及不同系統的開發需求,“eZigBee平臺”整合了多種規格的MCU系列,包括8位、16位、32位MCU,并內建64KB、128KB、256KB等不同規格的閃存,允許客戶靈活選擇成本最優化的解決方案。此外,“eZigBee平臺”有兩個獨立的無線前端模塊(FEM),可將覆蓋范圍延伸至500~1,000m,大大擴展了ZigBee模塊在大樓或戶外應用范圍。

    為順應輕薄短小的系統設計趨勢,瓷微科技提供目前業界最小的全功能ZigBee模塊,最小尺寸僅為7×7×1.2mm。該模塊采用了SiP(系統級封裝)技術,在封裝內整合復雜的三維結構,可以通過包含接合線、覆晶芯片、堆棧組件、嵌入式組件和多層封裝等技術的組合,實現很高的功能密度。封裝種類則包括堆棧的接合線芯片、堆棧在覆晶芯片上的接合線芯片、芯片到芯片直接相連、以及使用中間基板支持覆晶芯片的背靠背堆棧等復雜組合。因此,整合SiP設計的“eZigBee平臺”能幫助廠商開發出具有最佳成本、尺寸和性能的高集成度無線產品。

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