Am putere RF

Gestionarea energiei este esențială pentru gestionarea dispozitivelor RF și a rețelelor.

Dacă citiți acest lucru, aveți putere RF. Alimentarea este o necesitate pentru rețea, ne permite să ne încărcăm bateriile, să conectăm milioane de dispozitive, să comunicăm pe distanțe lungi și să ne menținem semnalele clare.

Nu mă credeți? Omoară puterea și vezi ce se întâmplă cu rețeaua ta.

Dar cu o mare putere RF vine o mare responsabilitate. Gestionarea energiei este arta și știința optimizării semnalelor de intrare și ieșire pentru a maximiza eficiența și performanța dispozitivelor RF - și nu este ușor de făcut. Fiecare dispozitiv de rețea are propriile cerințe de alimentare unice. Ratele mai mari de date înseamnă adesea mai mult consum de energie și complexitate, ceea ce poate introduce pierderi care reduc fiabilitatea și cresc costul. Dispozitivele cu rată de date scăzută, cum ar fi cele care acceptă Internet of Things (IoT), atrag foarte puțină energie pentru a economisi fiecare milisecundă de energie a bateriei prețioase.

Apoi există nememie de arhitectură RF - descărcare electrostatică, care poate să prăjească placa de circuit a unui dispozitiv. Gândiți-vă când atingeți un mâner de mâncare, după ce treceți peste covor într-o zi uscată de iarnă. ZAP! 20,000 de volți tocmai v-au părăsit corpul când ați contactat butonul. În timp ce acest lucru poate provoca disconfort minor și părul de pe braț să se ridice, acesta poate provoca probleme majore de performanță pentru dispozitive sau poate chiar distruge componente electronice sensibile.

Orice cap de vechime poate apăsa un buton de alimentare, dar proiectarea dispozitivelor de gestionare a energiei și RF necesită expertiză specifică. Iată câteva fapte care vă ajută „să vă stârniți interesul”.

RF de mare putere
Berkeley Lab definește RF de mare putere ca un domeniu specializat de inginerie care se ocupă de componente și sisteme care operează cu mult peste benzile de frecvență audio. Aplicațiile RF de mare putere includ radar militar și comercial, comunicații prin satelit și infrastructură wireless, precum stațiile de bază celulare.

Inginerii trebuie să amplifice puterea acestor sisteme pentru a transmite semnale în mod fiabil pe distanțe lungi și în condiții dure. Pentru a face acest lucru, ei folosesc un amplificator de putere (PA).

Vezi, nu toată jargonul de rețea trebuie să fie complicat.

Ca și creșterea dimensiunii unui fișier imagine .jpeg, amplificatoarele de putere cresc ieșirea unui dispozitiv de rețea fără corupție sau denaturare. Totuși, creșterea puterii generează și o cantitate semnificativă de căldură. Gestionarea temperaturii este una dintre cele mai mari provocări ale RF de mare putere. Inginerii trebuie să îndeplinească cerințele de ieșire stricte, menținând dispozitivele suficient de reci pentru funcționarea fiabilă a sistemului.

Din acest motiv, majoritatea dispozitivelor RF de mare putere sunt fabricate cu arsenidă de galiu (GaAs) sau azotură de galiu (GaN). Ambii semiconductori compuși pot gestiona căldura sistemelor RF care sunt înfometate cu putere - dar GaN devine rapid tehnologia aleasă. Amplificatoarele GaN au caracteristici termice superioare și furnizează o producție mai mare decât tehnologiile vechi, reducând consumul cu până la 20%.

Următoarea frontieră pentru RF de mare putere este unda milimetrică (mmW): o bandă cu frecvențe extrem de ridicate între 30 GHz și 300 GHz, multe dintre ele fiind esențiale pentru lansarea rețelelor wireless 5G. La aceste frecvențe, gestionarea energiei este o adevărată provocare. Vom demonstra deja produse care operează de la 37 la 40.5 GHz, urmând să fie mai multe.

RF de putere mică
RF de putere redusă se ocupă de comunicații fără fir cu birate mici și cu rază scurtă de frecvență inferioară. Aplicațiile includ IoT; Dispozitive inteligente casnice pentru eficiență energetică, termostate, instalații de climatizare, control al iluminării și securitate la domiciliu; dispozitive inteligente ale orașului pentru monitorizarea parcărilor, a congestionării traficului, a luminilor stradale și a gestionării deșeurilor; și mașina conectată.

Principala preocupare de gestionare a puterii pentru toate RF-urile cu putere redusă este durata de viață a bateriei. Pentru ca IoT să fie util, senzorii trebuie să dureze mult timp. Proprietarii de locuințe și municipalitățile nu doresc să înlocuiască bateriile din dispozitivele lor în fiecare an, astfel încât inginerii trebuie să proiecteze soluții cu putere redusă pentru a dura un deceniu sau mai mult.

Pentru a complica problemele, cerințele de alimentare sunt diferite pentru fiecare rețea de putere redusă - și există zeci de rețele, inclusiv Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee 3.0, Bluetooth Low Energy, Thread, LTE Cat-M1 (LTE-M) și Narrowband IoT ( NB-IoT).

Rețelele Wi-Fi, de exemplu, comută între 2.4 GHz și 5 GHz, în funcție de dimensiunea fișierului trimis și de distanța dintre router / punct de acces și dispozitivul de conectare. Sistemul atrage mai multă putere la frecvențe mai înalte și mai puțină putere la frecvențe mai mici. Routerul este cu fir și nu este afectat, dar veți experimenta o scurgere a bateriei pe dispozitivul conectat, indiferent că este vorba despre un smartphone, un laptop sau un alt dispozitiv.

De regulă, cu cât este mai mare distanța dintre dispozitivul dvs. și dispozitivul cu care vă conectați, cu atât este mai mare puterea necesară. Bluetooth suge mai puțină putere decât Wi-Fi, ceea ce necesită mai puțină putere decât celularul.

Bluetooth este ca un powerlifter care nu a făcut niciodată cardio, metaforic vorbind.

Potrivit partenerilor noștri de la Keysight Technologies, „Inginerii trebuie să efectueze măsurători precise ale scurgerii bateriei și să înțeleagă modelele de consum de energie ale acestor dispozitive IoT pentru a atinge durata de viață a bateriei. Abia atunci putem construi o rețea care conectează oamenii și dispozitivele lor în moduri puternice care ne simplifică viața.

Rolul integrării
Toate nivelurile de putere beneficiază de integrare. La nivel de sistem, combinarea mai multor componente într-un singur dispozitiv reduce la minimum pierderile de putere și eficiență, simplifică proiectarea și desfășurarea rețelei și ajută la obținerea tuturor, de la radare la routere pentru a comercializa mai rapid. La nivel de dispozitiv, interoperabilitatea dintre „lucrurile” acasă, în orașele noastre sau pe podeaua fabricii maximizează productivitatea și economiile de energie.

Lăsaţi un mesaj 

Nume si Prenume *

E-mail *

Telefon

Adresă

Cod

Mesaj

 

Lista de mesaje