如何利用RF參考模塊加速OEM產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

盡管無線技術(shù)普及和發(fā)展的速度繼續(xù)領(lǐng)先絕大部分相關(guān)工程要素的速度，但通過購(gòu)買現(xiàn)成的射頻芯片并把其與天線連接起來，仍不能使OEM實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整設(shè)計(jì)。諸如阻抗匹配和PCB布局優(yōu)化等因素對(duì)RF設(shè)計(jì)提出艱巨挑戰(zhàn)。無線IC制造商在芯片開發(fā)過程中、在硅片級(jí)投入了大量時(shí)間和資金以解決各種設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。不過，從設(shè)計(jì)精良的RFIC到將其成功整合進(jìn)OEM產(chǎn)品還有相當(dāng)?shù)木嚯x。因此，RF參考模塊應(yīng)運(yùn)而生，為OEM圍繞芯片進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)提供了便利。

初步測(cè)試

在做出對(duì)一款射頻芯片在研發(fā)資金和時(shí)間方面進(jìn)行不菲的投入決策前，OEM想做的第一步是評(píng)估該RFIC的性能。RF參考模塊就提供了這樣一種平臺(tái)，它一般與帶所需固件的開發(fā)或評(píng)估工具包連接使用。利用該模塊可進(jìn)行室內(nèi)或室外的覆蓋距離測(cè)試。OEM借此模塊可大致了解該射頻芯片的實(shí)際性能。

圖1：帶PCB跡線天線的CY3630M參考模塊

因無線IC制造商在優(yōu)化參考模塊方面投入了相當(dāng)多的時(shí)間和資源，所以，產(chǎn)品開發(fā)商所需評(píng)估的將僅是射頻的標(biāo)測(cè)基準(zhǔn)性能。此舉規(guī)避了OEM僅憑數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)范而非實(shí)際性能就著手進(jìn)行基于該芯片的設(shè)計(jì)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。因此，顯著降低了投資回報(bào)(ROI)風(fēng)險(xiǎn)。

詳細(xì)測(cè)試

用SMA或微型同軸連接器(見圖2)取代天線時(shí)，可實(shí)現(xiàn)該RF參考模塊的另一種方式。這種處理簡(jiǎn)化了直到天線端電路鏈路的傳導(dǎo)RF測(cè)量的實(shí)施。這種模塊還為進(jìn)一步研究RF管腳后鏈路的匹配網(wǎng)絡(luò)、利用網(wǎng)絡(luò)分析儀所進(jìn)行回波損耗和阻抗測(cè)量成為可能。此舉使OEM有能力根據(jù)其所擬用的天線修改匹配網(wǎng)絡(luò)。借助頻譜分析儀或功率表可進(jìn)行諸如不同功放等級(jí)的峰值RF輸出功率等傳導(dǎo)測(cè)量。還可測(cè)量感興趣頻帶的雜散諧波。可對(duì)發(fā)射機(jī)占用頻段和接收機(jī)傳導(dǎo)雜散進(jìn)行測(cè)量和檢測(cè)以確定它們是否滿足無線管控規(guī)約。

圖2：帶SMA的參考模塊

PCB布局和原理圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)

RF參考模塊提供了采用該射頻芯片的典型應(yīng)用電路原理圖及滿足該模塊規(guī)范的優(yōu)化PCB布局。因芯片制造商為RF布局工程師提供了充足資源放手讓他們?yōu)榱舜_保最佳性能對(duì)PCB進(jìn)行修改優(yōu)化，所以，OEM在布局時(shí)可能犯的若干錯(cuò)誤，射頻芯片廠家都已為它們修正過了。這些可能的失誤包括：(a)如可引入邊帶噪聲的將晶體放置在RF輸出匹配回路下面不正確放置器件的做法;(b)可使接收機(jī)性能降低幾個(gè)dB的支離破碎的地電位孤“島”;(c)在其附近排布類似螺絲等機(jī)械元件，這種做法易于使天線失諧;(d)可導(dǎo)致ESD失效的封閉走線錯(cuò)誤。

參考模塊的PCB線跡線寬考慮了不同信號(hào)(如電源線和發(fā)射輸出的發(fā)射線等)的要求。另外，制造商一般會(huì)把重要的IC管腳引出到接線端子排或測(cè)試點(diǎn)以方便測(cè)試測(cè)量。若OEM打算利用外接功放加大 發(fā)射功率來拓展覆蓋范圍，參考模塊可提供驅(qū)動(dòng)功放的幾個(gè)管腳并采用外接RX-TX RF切換。在設(shè)計(jì)中采用的是建議的電源去耦電容值。采用參考模塊的另一個(gè)顯著好處是若制造商采用的是PCB導(dǎo)線式天線，則你就擁有了可工作的天線設(shè)計(jì)從而省去了模擬測(cè)試各種其他天線拓?fù)涞穆闊?。借助參考模塊可方便地估算你的設(shè)計(jì)所需的PCB層數(shù)和PCB厚度。

原材料成本估算及FCC認(rèn)證

就低成本應(yīng)用來說，RFIC所需外圍器件數(shù)常常決定在兩款具有相同RF數(shù)據(jù)指標(biāo)的射頻芯片間的取舍。借助RF參考模塊可準(zhǔn)確估算所需原材料及搭建OEM自己模塊所需的大致成本。制造商一般選用可方便從分銷商處買到的分離器件。

一些射頻IC制造商的RF參考模塊已經(jīng)過了FCC的預(yù)認(rèn)證。這些RF參考模塊都通過了若干FCC測(cè)試，如：雜散發(fā)射測(cè)試、輸出功率和占用帶寬測(cè)試等。預(yù)認(rèn)證規(guī)避了產(chǎn)品開發(fā)商面臨的一個(gè)主要瓶頸，特別是當(dāng)原理圖和布局是原封不同照搬RF參考模塊時(shí)更是省事。

本文小結(jié)

RF參考模塊使OEM有能力立即評(píng)估該射頻芯片、可對(duì)其應(yīng)用所需的原材料成本進(jìn)行精準(zhǔn)估算分析、并擁有了經(jīng)過充分測(cè)試的設(shè)計(jì)原理圖和布局指導(dǎo)。OEM既可原樣照搬參考模塊的布局和原理圖或?qū)⑵渥鳛樯鲜止ぞ邚亩槐貜念^開始。這樣就加快了其產(chǎn)品的上市速度、進(jìn)而提升了其投資回報(bào)率。對(duì)無線IC制造商來說，其射頻芯片的快速實(shí)現(xiàn)可使其在短期內(nèi)贏得重要的設(shè)計(jì)合約從而帶來更高收益。因此，RF參考模塊在射頻芯片制造商和OEM間形成了一條雙贏共生的紐帶。