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OFweek维科网面向物联网系统ST连接芯片组或模块可破解射频设计难题


引言
Stastita［1］预测 ， 到2025年 ， 物联网设备数量将超过750亿 ， 远远超过联合国预测的2025年全球81亿人口数量［2］ 。 物联网可能是科技公司的最大推动力量之一 。 物联网设备最重要的特点便是联网 。
无线联网的设备通过射频无线电、天线和相关电路将电信号转换为电磁波 ， 反之亦然 。 设计人员有两个选择可实现该电路：a）使用射频芯片组并设计相关的射频部分；b）使用已经安装了射频芯片组和相关射频部分的模块 。 在本文中 ， 我们将比较这两种方法 ， 并帮助设计人员做出明智决定 。
使用芯片组和模块的射频部分
采用芯片组方式实现的射频部分由射频IC、天线、巴伦和滤波器、匹配网络、晶振、以及其他无源器件组成 。 下面是使用意法半导体的BlueNRG BLE SoC的参考实现原理图
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本文插图
图1：BlueNRG－2 参考原理图
使用模块方法的实现要简单得多 。 与图1相同的电路也可以使用现成的模块来实现 。 下面是意法半导体的BlueNRG－M2SA模块的引脚分配和内部框图 。 该模块是利用BlueNRG－2 SoC和相关电路实现的 。
【OFweek维科网面向物联网系统ST连接芯片组或模块可破解射频设计难题】
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本文插图
图2：BlueNRG－M2SA引脚分配和内部框图
芯片组方法与模块方法的比较
在选择合适的方法时 ， 要考虑三个主要方面：a）上市时间 ， b）认证 ， c）成本 。 我们将对每个方面进行回顾 ， 以便从逻辑上理解透彻 。
上市时间
使用芯片组设计射频部分的步骤如下：
i） 设计原理图和布板
ii） 请PCB制造商制板
iii） 焊板
iv） 微调无源器件的值 ， 以优化性能
v） 订购模块的所有组件 ， 然后生产出模块
vi） RF测试和认证
基于芯片组设计的射频部分几乎要花费3 － 6个月时间 。 它还需要多种资源 ， 如射频设计师、供应链和多个服务合作伙伴 ， 如PCB制造商和EMS公司 。 该方法适用于大批量生产 ， 但不适用于原型制作和小批量生产 。
模块则是为快速上市而设计的 。 使用模块添加连接不需要具备任何RF专业知识 。 无线连接比较简单 ， 就像一个模块化的即插即用组件 ， 因为设计师得到一个现成的射频部分 ， 模块化的实现非常快 。 因此 ， 设计人员可以非常快速地将自己的产品推向市场 。 这对于原型制作和小批量生产尤其重要 。
认证
几乎任何电子设备都要经过通用放射测试 。 此外 ， 配有射频部分的器件也被视为有意放射体 。 因此 ， 它们需要额外的认证 ， 以确保它们放射的功率不会超过允许值 ， 或干扰其他设备或频段 。 在这方面 ， 没有全球通用的认证 ， 每个国家或地区都有自己的标准 。 通常这些标准是相似的 ， 但是它们仍然需要通过申请和相关过程 。
此外 ， 大多数射频技术（如BLE、Wi－Fi或GPRS）都必须符合特定组织制定的标准 。 所以 ， 它们也要通过这些认证 。 例如 ， 意法半导体的BlueNRG SoC和BlueNRG－M2SA 模块的认证过程 。
蓝牙低功耗设备需要通过蓝牙技术联盟（管理蓝牙标志使用的机构）的认证 。 它们还需要获得不同国家和地区的RF认证 。 一些国家和地区确定的认证有FCC（美国）、RED（欧洲）、WPC（印度）、IC（加拿大）、SRCC（中国）、以及Type（日本） 。
由于模块已经经过测试并被认证为辐射装置 ， 通过模块实现的设计无需再做辐射装置认证 ， 可被视为所用模块的派生设备 。 下面是芯片组方法和模块化方法的成本比较 。
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