射頻模塊解決調(diào)校和抗干擾難題

隨著無線通信技術(shù)的進(jìn)步，連網(wǎng)、數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)影音等無線傳輸?shù)男枨髠涫苤匾暎苿?dòng)便捷和隨時(shí)連網(wǎng)已成為使用者的生活之一。這一趨勢不但促使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)趨向“輕、薄、短、小”和多功能融合，具備高品質(zhì)的無線連網(wǎng)功能更是成為了不可或缺的硬件開發(fā)關(guān)鍵。其中，微型化無線射頻模塊的設(shè)計(jì)正在符合如此廣大的市場需求。

由于一臺(tái)移動(dòng)設(shè)備需要開發(fā)的部分相當(dāng)多，使用無線模塊的分工方式將是加快開發(fā)時(shí)間的一種好方法——它可以有效簡化系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)廠商的開發(fā)成本。又因?yàn)?.4GHz頻段使用相當(dāng)擁擠，無線射頻模塊對雙頻的需求也大幅提升。在接下來的文章中，將選用一款雙頻MIMO射頻模塊的設(shè)計(jì)應(yīng)用做剖析，以提供給業(yè)界相關(guān)的工程人員參考。

模塊IC與板上芯片(COB)的差別

終端產(chǎn)品制造商往往會(huì)在選擇模塊IC還是COB時(shí)猶豫不決。采用COB的方式雖然乍看之下，在成本的考慮上似乎略勝過模塊IC，然而，COB背后所需要的研發(fā)成本卻有可能大過于使用模塊IC。可以從目前最新的模塊IC來做探討。本文以AW-BJ327(參考型號(hào))為例， 其芯片可同時(shí)支持2×2 MIMO 802.11a/b/g/n和藍(lán)牙4.0功能。圖1是AW-BJ327的系統(tǒng)框圖。

圖1：AW-BJ327系統(tǒng)框圖。

AW-BJ327內(nèi)部包含一顆主IC、一顆晶體振蕩器、兩顆前端模塊(FEM)和兩顆雙工器，整體大小為15.1mm×10.2mm。外部的電路只需要幾組電源濾波電容和兩組匹配電路，便可使它工作。那么試想，如果要把這些電路用分立的方式在主版上實(shí)現(xiàn)，將會(huì)遇到哪些問題呢？首先，主IC部分采用的將會(huì)是球柵陣列(BGA)封裝，而非模塊IC使用的是芯片級封裝(CSP)倒裝芯片。一般而言，BGA將會(huì)比CSP的封裝大上10~20%不等，因此將會(huì)降低空間的利用率。

一般，如果要將CSP的IC直接組裝到主版上，則都會(huì)在CSP IC上點(diǎn)膠，以防止在跌落試驗(yàn)中造成IC脫落。而這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)狀況——如果IC發(fā)生問題了，將會(huì)遇到無法更換的窘境。

除組裝技術(shù)外，就射頻的技術(shù)層面來探討，這也是一件困難且耗費(fèi)時(shí)間的事情。5GHz的信號(hào)非常敏感并且容易受到干擾，更不用說采用的雙工器是結(jié)合了2.4GHz和5GHz的2×2 MIMO。射頻工程師將會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間來調(diào)校匹配電路和功率放大器。主IC需要對射頻功能進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的方面包含：發(fā)射機(jī)功率、I-Q、RSSI和晶振偏移量。在測試方面將會(huì)進(jìn)行發(fā)射機(jī)功率、模板、EVM和接收機(jī)靈敏度的測試。以測試而言，如果要在終端產(chǎn)品上對它們進(jìn)行全部測試，則將會(huì)極大地增加測試成本。每節(jié)省一秒測試時(shí)間就能夠?qū)崿F(xiàn)更大的產(chǎn)值。

模塊IC則已經(jīng)把功能上的調(diào)校和所有的測試項(xiàng)目都已經(jīng)做完。終端廠商只需要管理電源以及外部的匹配電路就可以達(dá)到相同的效果。這極大地增加了便利性，尤其是降低了復(fù)雜度。終端系統(tǒng)商可以采用相對較少的人力和儀器，達(dá)到同樣的效果。另外，由于電信系統(tǒng)商對于射頻的規(guī)格要求越來越高(這也更增加了COB的難度)，在這個(gè)與時(shí)間賽跑的開發(fā)時(shí)間里，采用模塊IC的方式將會(huì)越來越普遍。


多重接口的彈性度

一般而言，低端的模塊IC只提供了一到兩個(gè)接口選擇。手持式移動(dòng)設(shè)備配備的接口通常會(huì)以安全數(shù)字輸入輸出(SDIO)接口為主，這使其在省電和傳輸速率上取得了平衡。具備省電優(yōu)勢的微型化無線模塊對于移動(dòng)設(shè)備而言非常重要，尤其是在省電模式和深睡眠模式下，都是以SDIO最為省電。AW-BJ327模塊上也提供了省電模式和深睡眠模式相關(guān)的喚醒引腳或者掉電引腳，只要與系統(tǒng)CPU的GPIO引腳連接即可。這樣，與SDIO接口同時(shí)使用時(shí)便能夠?qū)崿F(xiàn)更佳匹配。

圖2為一高端多任務(wù)模塊IC與多重接口示意圖，其模塊IC將不只是提供單一接口或是提供一到兩個(gè)接口以供使用，而是將所有常用的基本接口全部整合在一起。如此，便可以在單一模塊上實(shí)現(xiàn)多重接口的選擇，同時(shí)也可以增加客戶使用設(shè)計(jì)上的彈性。

圖2：高端多任務(wù)模塊IC與多重接口示意圖。