Uživatelská příručka modulu SILICON LABS MGM210PB22
BRD4308D Wireless Gecko Radio Board obsahuje bezdrátový modul Gecko, který integruje bezdrátový SoC Gecko EFR32MG22 společnosti Silicon Labs do modulu malého formátu. Plně certifikovaný modul obsahuje všechny komponenty (vysoce výkonný transceiver, energeticky účinný 32bitový MCU, krystaly, RF pasivy a anténu) potřebné pro implementaci Zigbee®, Thread® Bluetooth® a multiprotokolové ( ZigBee + Bluetooth) sítě pracující v pásmu 2.4 GHz s výstupním výkonem 10 dBm.
BRD4308D Wireless Gecko Radio Board se zapojuje do základní desky Wireless Starter Kit, která je součástí Wireless Gecko Starter Kit a umožňuje přístup k displeji, tlačítkům a dalším funkcím z rozšiřujících desek. S podpůrnou sadou nástrojů Simplicity Studio mohou vývojáři pokročittage grafického vývoje bezdrátových aplikací, síťového ladění a trasování paketů a vizuálního energetického profilování a optimalizace.
Tento dokument obsahuje stručný úvod a popis funkcí rádiové desky BRD4308D se zaměřením na výkon RF.
VLASTNOSTI RÁDIO DESKY
- Bezdrátový modul: MGM210PB22JIA2
- Jádro CPU: ARM Cortex®-M33
- Paměť Flash/RAM: 1024 kB/96 kB
- Zabezpečený trezor
- Provozní frekvence: 2.4 GHz
- Vysílací výkon: 10 dBm
- Integrovaná čipová anténa, RF odpovídající síť, krystaly a decoupling
- UFL konektor pro prováděné testy
Zavedení
BRD4308D Radio Boards poskytuje vývojovou platformu (společně s Wireless Starter Kit Mainboard) pro moduly Silicon Labs Wireless Gecko.
Díky modulu MGM210PB22 je rádiová deska BRD4308D navržena pro provoz v pásmu 2400-2483.5 MHz s maximálním výstupním výkonem 10 dBm.
Pro vývoj a/nebo vyhodnocení modulu MGM210PB22 lze BRD4308D Radio Board připojit k základní desce Wireless Starter Kit, abyste získali přístup k displeji, tlačítkům a dalším funkcím z rozšiřujících desek (EXP desek).
Konektor rádiové desky
Zavedení
Schéma konektoru deska-deska umožňuje přístup ke všem pinům GPIO MGM210PB22 a také signálu RESETn. Další informace o funkcích dostupných pinů naleznete v datovém listu MGM210PB22.
Asociace kolíků konektoru rádiové desky
Obrázek níže ukazuje mapování mezi konektorem a piny MGM210PB22 a jejich funkci na základní desce Wireless Starter Kit.
Obrázek 2.1. Mapování pinů konektoru rádiové desky BRD4308D
Shrnutí bloku rádiové desky
Zavedení
Tato část představuje bloky rádiové desky BRD4308D.
Blokové schéma rádiové desky
Blokové schéma radiové desky BRD4308D je znázorněno na obrázku níže
Obrázek 3.1. Blokové schéma BRD4308D
Popis bloku rádiové desky
Bezdrátový modul
Modul MGM210PB22JIA2 začleněný do BRD4308D Wireless Gecko Radio Board obsahuje 32bitové jádro Cortex®-M33, 1024 kB flash paměti, 96 kB RAM, krystaly a transceiver v pásmu 2.4 GHz s RF pasivy a integrovaným napájením antény. až 10 dBm. Další informace o MGM210PB22JIA2 naleznete v datovém listu MGM210P.
Konektory rádiové desky
Dva dvouřadé polarizované konektory s roztečí 0.05” tvoří rozhraní rádiové desky BRD4308D k základní desce Wireless Starter Kit.
Další informace o mapování pinů mezi MGM210PB22JIA2 a konektorem rádiové desky najdete v části 2.2 Přidružení pinů konektoru rádiové desky.
LF krystalový oscilátor (LFXO)
Rádiová deska BRD4308D má namontovaný krystal. Podrobnosti týkající se konfigurace krystalu naleznete v aplikační poznámce AN0016.2: Úvahy o konstrukci oscilátoru.
Sériová EEPROM
Rádiová deska BRD4308D je vybavena sériovou I2C EEPROM pro identifikaci desky a pro ukládání dalších informací souvisejících s deskou.
Mechanické detaily
Rádiová deska BRD4308D je znázorněna na obrázcích níže.
Obrázek 4.1. BRD4308D Nahoře View
Obrázek 4.2. BRD4308D Spodní část View
Soulad s EMC
Zavedení
Shoda základních a harmonických úrovní rádiové desky BRD4308D je testována podle následujících norem:
- 2.4 GHz:
- ETSI EN 300-328
- FCC 15.247
Předpisy EMC pro 2.4 GHz
ETSI EN 300-328 emisní limity pro pásmo 2400-2483.5 MHz
Na základě ETSI EN 300-328 je povolený maximální základní výkon pro pásmo 2400-2483.5 MHz 20 dBm EIRP. Pro nežádoucí emise v doméně 1 GHz až 12.75 GHz je specifický limit -30 dBm EIRP.
FCC15.247 emisní limity pro pásmo 2400–2483.5 MHz
FCC 15.247 umožňuje vedený výstupní výkon až 1 W (30 dBm) v pásmu 2400-2483.5 MHz. Pro rušivé emise je limit -20 dBc na základě měření vedeného nebo vyzařovaného záření, pokud emise není v omezeném pásmu. Omezená pásma jsou specifikována v FCC 15.205. V těchto pásmech musí úrovně rušivé emise splňovat úrovně stanovené v FCC 15.209. V rozsahu od 960 MHz do frekvence 5. harmonické je definována jako 0.5 mV/m na vzdálenost 3 m, což se rovná -41.2 dBm v EIRP.
Při provozu v pásmu 2400-2483.5 MHz mohou 2., 3. a 5. harmonická spadat do omezených pásem. V důsledku toho by pro tyto harmonické měl být aplikován limit -41.2 dBm. Pro 4. harmonickou by měl být aplikován limit -20 dBc.
Aplikované emisní limity pro pásmo 2.4 GHz
Výše uvedené limity ETSI platí pro řízená i vyzařovaná měření.
Limity omezeného pásma FCC jsou pouze limity pro vyzařování. Kromě toho Silicon Labs aplikuje stejná omezení na dirigované spektrum. Tímto způsobem lze na základě provedeného měření odhadnout shodu s vyzařovanými limity za předpokladu použití antény se ziskem 0 dB na základních a harmonických frekvencích.
Celkové použité limity jsou uvedeny v tabulce níže. Pro harmonické, které spadají do omezených pásem FCC, platí limit FCC 15.209. Na zbytek se vztahuje limit ETSI EN 300-328.
Aplikované limity pro rušivé emise pro pásmo 2.4 GHz
|
Harmonický |
Frekvence |
Omezit |
|
2 |
4800~4967 MHz | -41.2 dBm |
|
3 |
7200~7450.5 MHz |
-41.2 dBm |
|
4 |
9600~9934 MHz |
-30.0 dBm |
| 5 |
12000~12417.5 MHz |
-41.2 dBm |
RF výkon
Měření výkonu
Během měření byla rádiová deska BRD4308D připojena k základní desce Wireless Starter Kit, která byla dodána přes USB. VoltagNapájení pro Radio Board bylo 3.3 V.
Prováděná měření v pásmu 2.4 GHz
Rádiová deska BRD4308D byla připojena přímo ke spektrálnímu analyzátoru přes integrovaný konektor UFL. RF výstup modulu byl nastaven na pin RF2G4_IO2 místo vestavěné antény.
Napájení modulu (VDD) bylo 3.3 V zajišťované základní deskou; podrobnosti viz schéma BRD4308D. Transceiver pracoval v režimu nepřetržitého přenosu nosné. Výstupní výkon rádia byl nastaven na 10 dBm.
Typické výstupní spektrum je znázorněno na následujícím obrázku.
Obrázek 6.1. Typické výstupní spektrum BRD4308D
Jak je znázorněno na obrázku výše, základní je 10 dBm a všechny nežádoucí emise jsou pod aplikovanými limity.
Poznámka: Konektor UFL zavádí přibližně 0.3 dB vložný útlum.
Měření vyzařovaného výkonu
Během měření byla rádiová deska BRD4308D připojena k základní desce Wireless Starter Kit, která byla dodána přes USB. VoltagNapájení rádiové desky bylo 3.3 V. Vyzařovaný výkon byl měřen v anténní komoře otočením desky o 360 stupňů s horizontální a vertikální polarizací referenční antény v řezech XY, XZ a YZ. Roviny měření jsou znázorněny na obrázku níže.
Obrázek 6.2. Ilustrace referenčních rovin s rádiovou deskou zapojenou do základní desky bezdrátové startovací sady
Poznámka: Výsledky měření záření uvedené v tomto dokumentu byly zaznamenány v nelicencované anténní komoře. Také úrovně vyzařovaného výkonu se mohou měnit v závislosti na aktuální aplikaci (velikost desky plošných spojů, použitá anténa atd.). Proto se doporučuje, aby byly absolutní úrovně a rezervy konečné aplikace ověřeny v licencované zkušebně EMC.
Vyzařovaná měření v pásmu 2.4 GHz
Napájení modulu (VDD) bylo 3.3 V zajišťované základní deskou; podrobnosti viz schéma BRD4308D. RF výstup modulu byl nastaven na vestavěnou anténu. Transceiver pracoval v režimu nepřetržitého přenosu nosné. Výstupní výkon rádia byl na základě provedeného měření nastaven na 10 dBm.
Základní byl nastaven na frekvenci, kde byl měřen maximální zisk antény. Výsledky jsou uvedeny v tabulce níže.
Poznámka: Frekvence, ve které má zisk antény svou maximální hodnotu, se může mezi moduly lišit v důsledku technologického rozšíření pasivních RF komponentů a antény.
Maximum naměřených vyzářených výkonů v EIRP [dBm]
|
Frekvence (2440 MHz) |
EIRP [dBm] |
Orientace |
Marže [dB] |
Limit v EIRP [dBm] |
|
Fond |
11.6 | XY/H | 18.4 | 30.0 |
|
2 |
<-50* |
-/- | >10 | -41.2 |
|
3 |
-44.4 |
XZ/H |
3.3 |
-41.2 |
| 4 |
<-50* |
-/- |
>20 | -30.0 |
| 5 | -42.7 |
XY/V |
1.5 |
-41.2 |
| * Úroveň signálu je pod úrovní šumu spektrálního analyzátoru. | ||||
Jak je uvedeno v tabulce výše, v důsledku zisku antény je základní hodnota mírně vyšší než výstupní výkon založený na provedeném měření. Harmonické složky jsou pod použitými limity.
Měření vzoru antény
Naměřené normalizované anténní vzory jsou znázorněny na následujících obrázcích.
Obrázek 6.3. Normalizovaný vzor antény BRD4308D se základní deskou Wireless Starter Kit
Doporučení pro dodržování EMC
Doporučení pro shodu s normou ETSI EN 2.4-300 v pásmu 328 GHz
Jak je ukázáno v části 6.2 Měření vyzařovaného výkonu, výkon základní frekvence bezdrátového rádiového panelu Gecko BRD4308D s výstupem 10 dBm je v souladu s limitem 20 dBm podle nařízení ETSI EN 300-328 jak při řízených, tak vyzařovaných měřeních. Harmonické emise jsou pod limitem -30 dBm s velkou rezervou.
Doporučení pro shodu s FCC 2.4 v pásmu 15.247 GHz
Jak je znázorněno v části 6.2 Měření vyzařovaného výkonu, výkon základní frekvence bezdrátové rádiové desky Gecko BRD4308D s výstupem 10 dBm je v souladu s limitem 30 dBm podle nařízení FCC 15.247. Harmonické emise jsou pod aplikovanými limity.
Historie revizí desky
Revize desky je vyryta laserem do pole Board Info na spodní straně PCB, jak je znázorněno na obrázku níže. Revize vytištěná na sítotisku je revize PCB.
Obrázek 8.1. Informace o revizi
Tabulka 8.1. Historie revizí rádiové desky BRD4308D
|
Revize desky |
Popis |
|
A00 |
Počáteční uvedení do výroby založené na BRD4308B Rev. A02. Nový modul OPN. |
Errato
V současné době nejsou známy žádné chyby.
Historie revizí dokumentu
Revize 1.0
Srpen 2020
- Prvotní vydání dokumentu.
Studio jednoduchosti
Přístup jedním kliknutím k MCU a bezdrátovým nástrojům, dokumentaci, softwaru, knihovnám zdrojového kódu a dalším. K dispozici pro Windows, Mac a Linux!
Portfolio IoT
www.silabs.com/IoT
SW/HW
www.silabs.com/simplicity
Kvalitní
www.silabs.com/quality
Podpora a komunita
www.silabs.com/community
Zřeknutí se odpovědnosti
Silicon Labs má v úmyslu poskytovat zákazníkům nejnovější, přesnou a hloubkovou dokumentaci všech periferií a modulů dostupných pro implementátory systémů a softwaru, kteří používají nebo hodlají používat produkty Silicon Labs. Charakterizační údaje, dostupné moduly a periferie, velikosti paměti a adresy paměti se vztahují ke každému konkrétnímu zařízení a poskytnuté „typické“ parametry se mohou v různých aplikacích lišit a mění se. Aplikace exampzde popsané texty slouží pouze pro ilustrativní účely. Silicon Labs si vyhrazuje právo provádět změny bez dalšího upozornění v informacích o produktech, specifikacích a popisech v tomto dokumentu a neposkytuje záruky na přesnost nebo úplnost obsažených informací. Bez předchozího upozornění může společnost Silicon Labs aktualizovat firmware produktu během výrobního procesu z důvodů bezpečnosti nebo spolehlivosti. Tyto změny nezmění specifikace ani výkon produktu. Silicon Labs nenese žádnou odpovědnost za důsledky použití informací uvedených v tomto dokumentu. Tento dokument neimplikuje ani výslovně neuděluje žádnou licenci k navrhování nebo výrobě jakýchkoli integrovaných obvodů. Produkty nejsou navrženy ani schváleny k použití v zařízeních třídy III FDA, aplikacích, pro které je vyžadováno schválení FDA před uvedením na trh, nebo v systémech podpory života bez konkrétního písemného souhlasu Silicon Labs. „Systém podpory života“ je jakýkoli produkt nebo systém určený k podpoře nebo udržení života a/nebo zdraví, u kterého lze důvodně předpokládat, že pokud selže, povede k vážnému zranění nebo smrti. Produkty Silicon Labs nejsou navrženy ani schváleny pro vojenské aplikace. Produkty Silicon Labs se za žádných okolností nesmějí používat ve zbraních hromadného ničení, včetně (ale nejen) jaderných, biologických nebo chemických zbraní nebo střel schopných takové zbraně nést. Silicon Labs se zříká všech výslovných a předpokládaných záruk a nenese odpovědnost za jakákoli zranění nebo škody související s používáním produktu Silicon Labs v takových neautorizovaných aplikacích.
Informace o ochranné známce
Silicon Laboratories Inc.®, Silicon Laboratories®, Silicon Labs®, SiLabs® a logo Silicon Labs®, Bluegiga®, Bluegiga Logo®, ClockBuilder®, CMEMS®, DSPLL®, EFM®, EFM32®, EFR, Ember®, Energy Micro, logo Energy Micro a jejich kombinace, „světově nejšetrnější mikrokontroléry“, Ember®, EZLink®, EZRadio®, EZRadioPRO®, Gecko®, Gecko OS, Gecko OS Studio, ISOmodem®, Precision32®, ProSLIC®, Simplicity Studio®, SiPHY®, Telegesis, Telegesis Logo®, USBXpress®, Zentri, logo Zentri a Zentri DMS, Z-Wave® a další jsou ochranné známky nebo registrované ochranné známky společnosti Silicon Labs. ARM, CORTEX, Cortex-M3 a THUMB jsou ochranné známky nebo registrované ochranné známky společnosti ARM Holdings. Keil je registrovaná ochranná známka společnosti ARM Limited. Wi-Fi je registrovaná ochranná známka sdružení Wi-Fi Alliance. Všechny ostatní produkty nebo názvy značek zde uvedené jsou ochrannými známkami příslušných vlastníků.
Silicon Laboratories Inc.
400 West Cesar Chavez
Austin, TX 78701
USA
http://www.silabs.com
Dokumenty / zdroje
 |
Modulová rádiová deska SILICON LABS MGM210PB22 [pdfUživatelská příručka MGM210PB22, modulová rádiová deska |
