作者： Bill Schweber

技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)步之間的正反饋循環(huán)是這樣的：技術(shù)進(jìn)步增加市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求，而這種需求又進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步。如此循環(huán)往復(fù)，昂貴而稀有的元器件和產(chǎn)品很快就會(huì)淪為廉價(jià)商品。比如個(gè)人電腦、智能手機(jī)和平板電視，都是如此。

而這種現(xiàn)象也同樣適用于無線物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 連接。設(shè)計(jì)和制造無線功能往往是少數(shù)射頻“魔法師”的樂園，即使是小批量應(yīng)用亦是如此。其中包括能夠設(shè)計(jì)出在幾百兆赫頻率下工作的電路的專家，以及常常以相對(duì)較高的成本制造這些電路的公司。最近，令我感到驚訝的是，完整的千兆赫 (GHz) 范圍射頻集成電路已隨處可見，這有助于以較低的成本、較小的封裝尺寸和非凡的功能快速實(shí)現(xiàn)高度復(fù)雜的無線連接。

當(dāng)然，供應(yīng)商和用戶對(duì)“完整”的理解往往不同。雖然每個(gè)有源器件都需要電源，很可能還需要一些旁路電容器，但設(shè)計(jì)人員可能還必須添加更多的有源和無源元器件，才能成功運(yùn)行。因此，完整與否取決于元器件的種類和數(shù)量。

利用完整模塊簡(jiǎn)化合規(guī)性

對(duì)于射頻相關(guān)功能而言，器件的完整性不僅僅能帶來便利。完整的射頻解決方案可以消除射頻設(shè)計(jì)所面臨的兩大挑戰(zhàn)：

? 確保符合電路支持的無線標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜功能要求

? 滿足有關(guān)帶外 (OOB) 發(fā)射、電磁干擾 (EMI) 和射頻干擾 (RFI) 的眾多嚴(yán)格規(guī)定，以簡(jiǎn)化產(chǎn)品認(rèn)證流程

當(dāng)無線鏈?zhǔn)诫娐泛凸δ鼙仨氈С謫我粯?biāo)準(zhǔn)的多個(gè)版本時(shí)，這些設(shè)計(jì)問題就會(huì)變得更加復(fù)雜，例如多個(gè) Wi-Fi 變體 (IEEE 802.11xx)。如果還必須支持不同的標(biāo)準(zhǔn)（如藍(lán)牙），則更具挑戰(zhàn)性。即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員，在開發(fā)滿足單一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的全功能射頻鏈路時(shí)也會(huì)十分謹(jǐn)慎；而在一個(gè)芯片中滿足多個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)更大。

通過模塊提供完整的解決方案

選擇 [Murata Electronics]的 [2BZ 型] ([LBEE5XV2BZ-883]) 模塊，所有這些問題便可迎刃而解。這是一款雙頻段 2.4 GHz 和 5 GHz Wi-Fi 無線局域網(wǎng) (WLAN) 和藍(lán)牙收發(fā)器模塊。該組合解決方案支持采用 2×2 多輸入多輸出 (MIMO) 技術(shù)的 Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac，以及藍(lán)牙 5.2 基本速率 (BR)、增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率 (EDR) 和低功耗 (LE)。其物理層 (PHY) 數(shù)據(jù)速率高達(dá) 866 Mbps (Wi-Fi) 和 3 Mbps（藍(lán)牙）。

目標(biāo)應(yīng)用包括對(duì)尺寸和功耗敏感的設(shè)備，例如 IoT 節(jié)點(diǎn)、手持無線系統(tǒng)、家居自動(dòng)化、網(wǎng)關(guān)以及其他必須符合 FCC/CE/IC/TELEC 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。該全屏蔽表面貼裝型模塊僅重 0.36 g，封裝尺寸僅為 11.4 mm × 8.9 mm，高度為 1.4 mm（圖 1）。

圖 1：全屏蔽 LBEE5XV2BZ-883 是一款 Wi-Fi 和藍(lán)牙組合收發(fā)器模塊，可簡(jiǎn)化無線連接的實(shí)施。（圖片來源：Murata Electronics）

LBEE5XV2BZ 基于 [Infineon Technologies] 的 [AIROC CYW54590]片上系統(tǒng) (SoC)。CYW54590 包括發(fā)射器射頻功率放大器 (PA) 和接收器低噪聲放大器 (LNA)（圖 2）。該模塊解決了關(guān)鍵的射頻匹配、濾波和天線接口問題。這樣就消除了與創(chuàng)建和認(rèn)證射頻電路及相關(guān)軟件有關(guān)的諸多挑戰(zhàn)。

圖 2：2BZ 型模塊基于 CYW54590 Wi-Fi 5 和藍(lán)牙 5.1 組合 SoC，帶有板載 PA 和 LNA。（圖片來源：Infineon Technologies）

該模塊最多可支持三根天線：一根用于藍(lán)牙，兩根用于 Wi-Fi。此外，共用的藍(lán)牙和 WLAN 接收信號(hào)路徑無需使用外部功率分配器，同時(shí)還保持了藍(lán)牙和 Wi-Fi 的出色靈敏度。

CYW54590 不僅僅集成了完整的射頻功能。其 WLAN 部分支持標(biāo)準(zhǔn) SDIO 接口，藍(lán)牙部分支持高速四線主機(jī)控制器接口 (HCI)、UART 和用于音頻數(shù)據(jù)的脈沖編碼調(diào)制 (PCM)（圖 3）。

圖 3：2BZ 型模塊可在主機(jī)處理器與最多三根天線之間提供完整的接口，以實(shí)現(xiàn) Wi-Fi 和藍(lán)牙功能。（圖片來源：Murata Electronics）

嵌入式操作固件也同樣重要。CYW54590 實(shí)現(xiàn)了高度復(fù)雜的協(xié)作共存硬件機(jī)制和算法，可同時(shí)優(yōu)化 Wi-Fi 和藍(lán)牙連接。

值得注意的是，Murata 的另一款模塊 [LBEE5XV1XA-540] 增加了實(shí)時(shí)同步雙頻段 (RSDB) 功能，可支持兩個(gè)并發(fā)的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)在 2.4 GHz 頻段，另一個(gè)在 5 GHz 頻段。LBEE5XV1XA-540 基于 Infineon 的 [AIROC CYW54591RKUBGT]SoC，可減少視頻/音頻數(shù)據(jù)流或網(wǎng)關(guān)應(yīng)用中的延時(shí)。

這些模塊的完整性體現(xiàn)在所需最少數(shù)量的外部元件上：僅需少量標(biāo)準(zhǔn)旁路/去耦電容器和一些用于 SDIO 數(shù)據(jù)線路的上拉電阻器。此外，只需要兩個(gè)電源軌，一個(gè)是用于工作的 3.3 V（標(biāo)稱）電源，另一個(gè)是用于 I/O 線路的 1.8 V 或 3.3 V 電源，這也簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)導(dǎo)入。

總結(jié)

設(shè)計(jì)人員不再需要具備高級(jí)射頻電路和系統(tǒng)技能，就能嵌入復(fù)雜的多頻段、多格式 Wi-Fi 和藍(lán)牙接口。Murata Electronics 的 2BZ 型 Wi-Fi/藍(lán)牙收發(fā)器模塊采用 CYW54590 組合 SoC、射頻匹配、濾波和天線接口，提供了符合法規(guī)和功能要求的即用型解決方案。

審核編輯 黃宇