노르딕, 2.4GHz 무선범위 확장 제품 개발을 위한 nRF21540 개발 번들 출시

노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor)는 nRF21540 RF 프론트 엔드 모듈(FEM)에서 제공하는 긴 도달거리와 향상된 링크 버짓을 필요로 하는 애플리케이션의 검증 및 테스트를 위한 설계 툴인 nRF21540™ 개발 번들(DB: Development Bundle)을 출시한다고 밝혔다. nRF21540 DB는 nRF21540 개발 키트(DK)와 nRF21540 평가 키트(EK)로 구성되어 있다. 

이전에 출시된 nRF21540 RF FEM은 전력증폭기(PA)와 저잡음 증폭기(LNA) 제품이다. 이 RF FEM은 노르딕의 nRF52 및 nRF53 시리즈 멀티 프로토콜 SoC(Systems-on-Chip)를 완벽하게 보완한다. 이 제품은 2.4GHz 기술을 사용할 때 향상된 도달거리의 이점을 필요로 하는 애플리케이션을 위해 개발되었다. 예를 들어, 산업 자동화와 조명 메시 네트워크 및 기타 홈 자동화, 자산추적 및 무선 오디오 등이 포함된다. 무선 전송 범위를 늘리는 것 외에도, nRF21540 RF FEM은 무선 링크의 안정성을 향상시켜 무선 패킷 손실을 줄임으로써 재전송 요구를 감소시킨다. 패킷 손실이 적으면, 링크 지연시간이 줄어들고, 재전송이 줄어들면, 무선 링크의 전송속도가 증가하고, 전력소모를 줄일 수 있다. 또한 RF FEM은 안테나 다이버시티(Antenna Diversity)를 지원하기 때문에 고정 설치에서도 링크의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다. 

향상된 연결 링크 버짓

nRF21540 RF FEM의 PA는 고도로 조정 가능한 TX 출력을 최대 +21dBm까지 높일 수 있어 단일 제품으로 전세계 모든 지역의 다양한 최대 전송 출력 규정을 충족한다. IC의 LNA는 +13dB의 RX 게인을 제공한다. 또한 2.7dB에 불과한 LNA의 낮은 노이즈 지수(NF)는 노르딕 SoC의 RX 수신감도를 향상시킨다. 예를 들어, 1Mbps로 블루투스 LE(Bluetooth® Low Energy)를 실행하는 nRF52840 SoC와 결합된 nRF21540은 이 SoC의 RX 수신감도를 5dBm에서 -100dBm까지 향상시킨다. 출력 파워가 향상되면서 연결 링크 버짓은 18dBm까지 증가한다. 온칩 +8dBm 미만의 TX 출력을 가진 다른 디바이스에 비해 훨씬 더 향상시킬 수 있다. RF FEM을 사용하지 않는 유사한 애플리케이션과 비교하면, 향상된 연결 링크 버짓으로 도달거리를 6배에서 10배까지 증가시킬 수 있다. 

nRF21540 DK는 nRF21540 RF FEM에서 제공하는 긴 도달거리의 이점을 활용하는 설계의 애플리케이션 성능 테스트에 이상적인 툴이다. 노르딕의 nRF52840 DK(첨단 멀티 프로토콜 SoC인 nRF52840 기반 개발 작업을 위해 안정화된 DK)에 기반한 nRF21540 DK는 nRF21540 RF FEM을 통합하고 있으며, 안테나 다이버시티를 위한 2개의 칩 안테나 및 포트와 다이렉트 RF 측정을 위한 추가 SWF 커넥터를 갖추고 있다. 이 DK의 RF FEM은 온보드 nRF52840 SoC와 연결되어 제어된다.(이 SoC는 모든 블루투스 5.3 기능과 블루투스 메시(Bluetooth Mesh), 스레드(Thread), 지그비(Zigbee), 2.4GHz 독점 프로토콜을 지원한다.) nRF21540 DK에는 USB를 통해 액세스할 수 있는 온보드 세거(Segger) J-Link 디버거와 사용자가 프로그래밍할 수 있는 4개의 LED 및 4개의 버튼, 그리고 NFC-A 태그 안테나 커넥터 및 전류 측정 핀이 포함되어 있다. 

간단한 무선 테스트

nRF21540 EK는 nRF21540 RF FEM을 통합한 실드로, 간편하게 무선 테스트 및 개발에 사용할 수 있다. 이 EK는 아두이노 우노(Arduino Uno) Rev3 헤더 핀을 통해 nRF52 또는 nRF53 시리즈 SoC 안테나 출력 또는 모든 노르딕 SoC DK와 직접 연결이 가능하다. 또한 이 EK의 nRF21540의 게인 제어 및 안테나 스위칭 및 동작 모드는 아두이노 우노 Rev3 호환 헤더를 통해 액세스할 수 있는 GPIO나 SPI 또는 이 둘의 조합을 통해 제어할 수 있다. 이 EK는 무선 또는 랩 장비와 연결할 수 있는 SMA 커넥터와 RF FEM의 듀얼 안테나 포트에 부착된 2개의 추가 SMA 커넥터를 갖추고 있다. 

nRF21540 RF FEM은 nRF Connect SDK(Software Development Kit)와 함께 사용하는 것이 좋다. 이 SDK는 nrfxlib MPSL(Multi-Protocol Service Layer)을 통해 nRF21540 DK 및 EK를 지원한다. 라이브러리는 GPIO 스위칭 모드를 지원한다. nRF21540 RF FEM은 다른 디바이스에도 사용할 수 있지만, 드라이버가 지원되는 노르딕 SoC에서 보다 쉽게 사용할 수 있다. 

노르딕 세미컨덕터의 기술 마케팅 매니저인 폴 카스네스(Paal Kastnes)는 “nRF21540 RF FEM은 노르딕의 nRF52 및 nRF53 시리즈 SoC와 같은 호환 가능한 2.4GHz 무선 범위를 확장하고, 링크 버짓을 향상시키는 것은 분명하지만, 개발자가 제품의 설계 이점을 극대화하는 방법을 찾는 것은 어려울 수 있다.”며, “개발자는 이제 nRF21540 DB를 통해 FEM을 매우 손쉽게 평가하고, 편리하게 제품의 기능과 구성을 처리함으로써 최종 제품에서 최대한의 이점을 활용할 수 있다.”고 밝혔다.

nRF21540 DB는 현재 노르딕 유통업체를 통해 공급되고 있으며, 권장 소매가격은 85달러이다.

Sign up for the webinar "Introduction to the nRF21540 RF FEM for range extension" on February 23 to learn more:

• nRF21540 DB 상세정보
• nRF21540 RF FEM 상세정보
• 노르딕 세미컨덕터 상세정보