如何利用RF参考模块加速OEM产品设计实现

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  尽管无线技术普及和发展的速度继续领先绝大部分相关工程要素的速度,但通过购买现成的射频芯片并把其与天线连接起来,仍不能使OEM实现一个完整设计。诸如阻抗匹配和PCB布局优化等因素对RF设计提出艰巨挑战。无线IC制造商在芯片开发过程中、在硅片级投入了大量时间和资金以解决各种设计挑战。不过,从设计精良的RFIC到将其成功整合进OEM产品还有相当的距离。因此,RF参考模块应运而生,为OEM围绕芯片进行应用设计提供了便利。

  初步测试

  在做出对一款射频芯片在研发资金和时间方面进行不菲的投入决策前,OEM想做的第一步是评估该RFIC的性能。RF参考模块就提供了这样一种平台,它一般与带所需固件的开发或评估工具包连接使用。利用该模块可进行室内或室外的覆盖距离测试。OEM借此模块可大致了解该射频芯片的实际性能。
                              
 
                            图1:带PCB迹线天线的CY3630M参考模块
  因无线IC制造商在优化参考模块方面投入了相当多的时间和资源,所以,产品开发商所需评估的将仅是射频的标测基准性能。此举规避了OEM仅凭数据手册规范而非实际性能就着手进行基于该芯片的设计带来的风险。因此,显著降低了投资回报(ROI)风险。
 
  详细测试

  用SMA或微型同轴连接器(见图2)取代天线时,可实现该RF参考模块的另一种方式。这种处理简化了直到天线端电路链路的传导RF测量的实施。这种模块还为进一步研究RF管脚后链路的匹配网络、利用网络分析仪所进行回波损耗和阻抗测量成为可能。此举使OEM有能力根据其所拟用的天线修改匹配网络。借助频谱分析仪或功率表可进行诸如不同功放等级的峰值RF输出功率等传导测量。还可测量感兴趣频带的杂散谐波。可对发射机占用频段和接收机传导杂散进行测量和检测以确定它们是否满足无线管控规约。
 
                  
                               图2:带SMA的参考模块

  PCB布局和原理图设计要点

  RF参考模块提供了采用该射频芯片的典型应用电路原理图及满足该模块规范的优化PCB布局。因芯片制造商为RF布局工程师提供了充足资源放手让他们为了确保最佳性能对PCB进行修改优化,所以,OEM在布局时可能犯的若干错误,射频芯片厂家都已为它们修正过了。这些可能的失误包括:(a)如可引入边带噪声的将晶体放置在RF输出匹配回路下面不正确放置器件的做法;(b)可使接收机性能降低几个dB的支离破碎的地电位孤“岛”;(c)在其附近排布类似螺丝等机械元件,这种做法易于使天线失谐;(d)可导致ESD失效的封闭走线错误。

  参考模块的PCB线迹线宽考虑了不同信号(如电源线和发射输出的发射线等)的要求。另外,制造商一般会把重要的IC管脚引出到接线端子排或测试点以方便测试测量。若OEM打算利用外接功放加大 发射功率来拓展覆盖范围,参考模块可提供驱动功放的几个管脚并采用外接RX-TX RF切换。在设计中采用的是建议的电源去耦电容值。采用参考模块的另一个显著好处是若制造商采用的是PCB导线式天线,则你就拥有了可工作的天线设计从而省去了模拟测试各种其他天线拓扑的麻烦。借助参考模块可方便地估算你的设计所需的PCB层数和PCB厚度。

  原材料成本估算及FCC认证

  就低成本应用来说,RFIC所需外围器件数常常决定在两款具有相同RF数据指标的射频芯片间的取舍。借助RF参考模块可准确估算所需原材料及搭建OEM自己模块所需的大致成本。制造商一般选用可方便从分销商处买到的分离器件。

  一些射频IC制造商的RF参考模块已经过了FCC的预认证。这些RF参考模块都通过了若干FCC测试,如:杂散发射测试、输出功率和占用带宽测试等。预认证规避了产品开发商面临的一个主要瓶颈,特别是当原理图和布局是原封不同照搬RF参考模块时更是省事。

  本文小结

  RF参考模块使OEM有能力立即评估该射频芯片、可对其应用所需的原材料成本进行精准估算分析、并拥有了经过充分测试的设计原理图和布局指导。OEM既可原样照搬参考模块的布局和原理图或将其作为上手工具从而不必从头开始。这样就加快了其产品的上市速度、进而提升了其投资回报率。对无线IC制造商来说,其射频芯片的快速实现可使其在短期内赢得重要的设计合约从而带来更高收益。因此,RF参考模块在射频芯片制造商和OEM间形成了一条双赢共生的纽带。
 
  
作者:Mahesh Kiwalkar
  RF无线应用工程师
  赛普拉斯半导体公司
 
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