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RFモジュール（無線周波数モジュールの略）は、2つのデバイス間で無線信号を送受信するために使用される（通常は）小型の電子機器です。組み込みシステムでは、他のデバイスと無線で通信することが望ましい場合が多くあります。この無線通信は、光通信または無線周波数（RF）通信によって実現できます。多くのアプリケーションでは、見通し線を必要としないため、RFが最適な媒体となります。RF通信は、送信機と受信機で構成されています。RFモジュールにはさまざまな種類と範囲があり、中には最大500フィートまで送信できるものもあります。RFモジュールは通常、RF CMOS技術を使用して製造されます。
無線回路の設計が困難であるため、RFモジュールは電子設計において広く用いられています。無線回路の感度、特定の周波数での動作を実現するために必要な部品とレイアウトの精度といった点から、優れた電子無線設計は非常に複雑です。さらに、信頼性の高いRF通信回路を実現するには、RF性能に悪影響が出ないよう、製造工程を綿密に監視する必要があります。また、無線回路は通常、放射エミッションの制限を受け、ETSIや米国連邦通信委員会（FCC）などの標準化団体による適合性試験と認証が義務付けられています。こうした理由から、設計エンジニアは無線通信を必要とするアプリケーション向けに回路を設計した後、個別の設計を試みるよりも、既製の無線モジュールを組み込むことで、開発時間とコストを節約することがよくあります。
RFモジュールは、ガレージドアオープナー、ワイヤレス警報システムや監視システム、産業用リモコン、スマートセンサー、ワイヤレスホームオートメーションシステムなど、消費者向け製品の中量・少量生産品で最もよく使用されています。見通し線が不要なため、従来の赤外線通信方式の代替として使用されることもあります。
市販のRFモジュールでは、 433.92MHz 、915MHz 、 2400MHzなどの産業・科学・医療（ISM）無線帯域を含む、いくつかの搬送周波数が一般的に使用されています。これらの周波数は、無線通信の使用を規制する国内外の規則に基づいて使用されています。短距離通信機器では、315MHzや868MHzなど、免許不要で使用可能な周波数を使用する場合もあります。
RFモジュールは、 Zigbee、Bluetooth Low Energy、Wi-FiなどのRF通信に関する規定プロトコルに準拠する場合もあれば、独自のプロトコルを実装する場合もある。
RFモジュールという用語は、さまざまな種類、形状、サイズの小型電子サブアセンブリ回路基板に適用できます。また、機能や性能の非常に幅広いモジュールにも適用できます。RFモジュールは通常、プリント回路基板、送信または受信回路、アンテナ、およびホストプロセッサとの通信用のシリアルインターフェースを内蔵しています。
ここでは、最も一般的でよく知られているタイプについて解説しています。
RF送信モジュールは、電波を送信し、その電波を変調してデータを伝送できる小型のプリント基板（PCB）サブアセンブリです。送信モジュールは通常、送信可能なデータを提供するマイクロコントローラと一体化して実装されます。RF送信機は通常、最大許容送信電力、高調波、帯域端要件などを規定する規制要件の対象となります。
RF受信モジュールは、変調されたRF信号を受信し、復調します。RF受信モジュールには、スーパーヘテロダイン受信機とスーパー再生受信機の2種類があります。スーパー再生モジュールは通常、低コストかつ低消費電力の設計で、一連のアンプを使用して搬送波から変調データを抽出します。スーパー再生モジュールは、動作周波数が温度や電源電圧によって大きく変動するため、一般的に精度が低くなります。スーパーヘテロダイン受信機は、スーパー再生受信機に比べて性能面で優れており、広い電圧および温度範囲で精度と安定性が向上します。この安定性は、固定水晶発振器設計によるもので、従来は比較的高価な製品となる傾向がありました。しかし、受信機チップ設計の進歩により、現在ではスーパーヘテロダイン受信機とスーパー再生受信機の価格差はほとんどありません。
RFトランシーバーモジュールは、送信機と受信機の両方を内蔵しています。回路は通常、半二重通信用に設計されていますが、全二重通信用のモジュールも入手可能です。ただし、構造が複雑になるため、一般的には高価になります。
SoCモジュールはトランシーバーモジュールと同じですが、多くの場合、オンボードマイクロコントローラが搭載されています。マイクロコントローラは通常、無線データのカプセル化（パケット化）や、 IEEE 802.15.4準拠モジュールなどのプロトコルの管理に使用されます。このタイプのモジュールは、設計者がホストマイクロコントローラに処理を組み込みたくない場合に、プロトコル準拠のための追加処理が必要な設計で一般的に使用されます。
RFモジュールは通常、マイクロコントローラやマイクロプロセッサなどの組み込みシステムと通信します。通信プロトコルには、 Digi International社のX-Beeモジュールで使用されているUART 、 Anaren社のAIRモジュールで使用されているSerial Peripheral Interface Bus 、Roving Networks社のモジュールで使用されているUniversal Serial Busなどがあります。モジュールは無線通信に標準化されたプロトコルを使用する場合があります。しかし、マイクロコントローラインターフェースを介して送信されるコマンドは通常標準化されておらず、各ベンダーが独自の通信フォーマットを使用しています。マイクロコントローラインターフェースの速度は、使用される基盤となるRFプロトコルの速度に依存します。Wi-Fiなどの高速RFプロトコルにはUSBなどの高速シリアルインターフェースが必要ですが、Bluetooth Low Energyなどの低速データレートのプロトコルではUARTインターフェースが使用される場合があります。
RF送信機および受信機モジュールで一般的に使用されるデジタル信号変調方式には、いくつかの種類があります。
他のRF機器と同様に、RFモジュールの性能は様々な要因に左右されます。例えば、送信出力を上げると通信距離は長くなります。しかし、これは送信機の消費電力の増加につながり、バッテリー駆動機器の動作寿命を短くする原因となります。また、送信出力を上げると、他のRF機器との干渉を受けやすくなり、管轄区域によっては機器が違法となる可能性もあります。同様に、受信感度を上げると有効通信範囲は広がりますが、他のRF機器からの干渉によって誤動作を起こす可能性も高くなります。
通信リンクの両端に、先に述べたような整合アンテナを使用することで、システム全体の性能を向上させることができる。
最後に、特定のシステムの表示距離は通常、干渉のない見通しの良い屋外構成で測定されますが、実際には壁、床、密集した建築物などの障害物があり、電波信号を吸収するため、実際の運用距離はほとんどの場合、仕様よりも短くなります。
RFモジュールをプリント基板に取り付けるには、スルーホール技術または表面実装技術など、さまざまな方法が用いられます。スルーホール技術では、はんだ付けなしでモジュールを挿入または取り外すことができます。表面実装技術では、追加の組み立て工程なしでモジュールをプリント基板に取り付けることができます。RFモジュールで使用される表面実装接続には、ランドグリッドアレイ（LGA）とキャステレーテッドパッドがあります。LGAパッケージでは、パッドがすべてモジュールの下にあるため、モジュールサイズを小さくすることができますが、接続を確認するにはX線検査が必要です。キャステレーテッドホールでは、接続を光学的に検査できますが、パッドを収容するためにモジュールのフットプリントが物理的に大きくなります。
RFモジュール、特にSoCモジュールは、以下のような事前に定義された無線規格に従って通信するために頻繁に使用されます。
しかし、RFモジュールは、ガレージドアオープナーなどで使用されているような、独自のプロトコルを使用して通信することも頻繁にあります。
統合された準拠RFモジュール（最近のほとんどのIoTデバイスがこれに該当します）に基づく最終製品の規制適合性は、よくある誤解です。各国の規制（FCC、CE、ICES、ANATELなど）の必須要件に準拠したモジュールが、最終製品全体を網羅することはほとんどありません。しかし、これは準拠RFモジュールを統合する際に、完全な適合性テストが必要であることを意味するものではありません。準拠モジュールを統合することには多くの利点があります。
RFモジュールは現代の民生品に不可欠な要素ですが、最終製品の一部に過ぎません。無線モジュールは長年にわたり進化を遂げてきました。オンボード電圧レギュレータや統合アンテナは、一般的に、ホスト機器の種類に関わらず無線現象が一定に保たれるように設計されています。ISO 17025認定のEMC/RF試験所で製品の試験および認証を行う際には、モジュールレベルでのRFスペクトル測定結果を参考に、適合性を確認することができます。
最終的に規制に準拠する必要があるのは最終製品です。健康、安全、放射線感受性といった側面は、モジュールレベルでは網羅できません。