Stastita[1]預(yù)測，到2025年，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將超過750億，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過聯(lián)合國預(yù)測的2025年81億人口數(shù)量[2]。物聯(lián)網(wǎng)可能是科技公司的推動(dòng)力量之一。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備重要的特點(diǎn)便是聯(lián)網(wǎng)。

　　無線聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備通過射頻無線電、天線和相關(guān)電路將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁波，反之亦然。設(shè)計(jì)人員有兩個(gè)選擇可實(shí)現(xiàn)該電路：a)使用射頻芯片組并設(shè)計(jì)相關(guān)的射頻部分；b)使用已經(jīng)安裝了射頻芯片組和相關(guān)射頻部分的模塊。在本文中，我們將比較這兩種方法，并幫助設(shè)計(jì)人員做出明智決定。

　　使用芯片組和模塊的射頻部分

　　采用芯片組方式實(shí)現(xiàn)的射頻部分由射頻IC、天線、巴倫和濾波器、匹配網(wǎng)絡(luò)、晶振、以及其他無源器件組成。下面是使用意法半導(dǎo)體的BlueNRG BLE SoC的參考實(shí)現(xiàn)原理圖

　　圖1：BlueNRG-2 參考原理圖

　　使用模塊方法的實(shí)現(xiàn)要簡單得多。與圖1相同的電路也可以使用現(xiàn)成的模塊來實(shí)現(xiàn)。下面是意法半導(dǎo)體的BlueNRG-M2SA模塊的引腳分配和內(nèi)部框圖。該模塊是利用BlueNRG-2 SoC和相關(guān)電路實(shí)現(xiàn)的。

　　圖2：BlueNRG-M2SA引腳分配和內(nèi)部框圖

　　芯片組方法與模塊方法的比較

　　在選擇合適的方法時(shí)，要考慮三個(gè)主要方面：a)上市時(shí)間，b)，c)成本。我們將對(duì)每個(gè)方面進(jìn)行回顧，以便從邏輯上理解透徹。

　　上市時(shí)間

　　使用芯片組設(shè)計(jì)射頻部分的步驟如下：

　　i)設(shè)計(jì)原理圖和布板

　　ii)請(qǐng)PCB制造商制板

　　iii)焊板

　　iv)微調(diào)無源器件的值，以優(yōu)化性能

　　v)訂購模塊的所有組件，然后生產(chǎn)出模塊

　　vi)RF測試和

　　基于芯片組設(shè)計(jì)的射頻部分幾乎要花費(fèi)3 - 6個(gè)月時(shí)間。它還需要多種資源，如射頻設(shè)計(jì)師、供應(yīng)鏈和多個(gè)服務(wù)合作伙伴，如PCB制造商和EMS公司。該方法適用于大批量生產(chǎn)，但不適用于原型制作和小批量生產(chǎn)。

　　模塊則是為快速上市而設(shè)計(jì)的。使用模塊添加連接不需要具備任何RF知識(shí)。無線連接比較簡單，就像一個(gè)模塊化的即插即用組件，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師得到一個(gè)現(xiàn)成的射頻部分，模塊化的實(shí)現(xiàn)非常快。因此，設(shè)計(jì)人員可以非?？焖俚貙⒆约旱漠a(chǎn)品推向市場。這對(duì)于原型制作和小批量生產(chǎn)尤其重要。

　　幾乎任何電子設(shè)備都要經(jīng)過通用放射測試。此外，配有射頻部分的器件也被視為有意放射體。因此，它們需要額外的，以確保它們放射的功率不會(huì)超過允許值，或干擾其他設(shè)備或頻段。在這方面，沒有通用的，每個(gè)國家或地區(qū)都有自己的標(biāo)準(zhǔn)。通常這些標(biāo)準(zhǔn)是相似的，但是它們?nèi)匀恍枰ㄟ^申請(qǐng)和相關(guān)過程。

　　此外，大多數(shù)射頻技術(shù)（如BLE、Wi-Fi或GPRS）都必須符合特定組織制定的標(biāo)準(zhǔn)。所以，它們也要通過這些。例如，意法半導(dǎo)體的BlueNRG SoC和BlueNRG-M2SA 模塊的過程。

　　藍(lán)牙低功耗設(shè)備需要通過藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（管理藍(lán)牙標(biāo)志使用的機(jī)構(gòu)）的。它們還需要獲得不同國家和地區(qū)的RF。一些國家和地區(qū)確定的有FCC（美國）、RED（歐洲）、WPC（印度）、IC（加拿大）、SRCC（中國）、以及Type（日本）。

　　由于模塊已經(jīng)經(jīng)過測試并被為輻射裝置，通過模塊實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)無需再做輻射裝置，可被視為所用模塊的派生設(shè)備。下面是芯片組方法和模塊化方法的成本比較。

　　項(xiàng)目

　　基于芯片組

　　基于模塊

　　預(yù)計(jì)節(jié)約

　　藍(lán)牙

　　測試

　　8000

　　0

　　8000 €

　　8000

　　8000

　　CE

　　安全

　　3500

　　3500

　　2000 €

　　EMC

　　2500

　　2500

　　RF

　　RF

　　3500

　　1500

　　FCC

　　4000

　　1500

　　2500 €

　　過程耗時(shí)、繁瑣且成本高昂。如果產(chǎn)量夠大，可以通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)來分?jǐn)偝杀?，但?duì)小批量產(chǎn)品來說，分?jǐn)偝杀具^高。

　　費(fèi)用

　　本文已經(jīng)討論了成本的一些要素。一般來講，成本包括

　　-電路設(shè)計(jì)成本

　　-設(shè)計(jì)人員成本、供應(yīng)鏈成本和生產(chǎn)成本

　　-成本

　　-機(jī)會(huì)成本

　　一般來說，如果年產(chǎn)量超過100-150K件，或者產(chǎn)品的形狀不允許采用專用模塊，這些成本是合理的。

　　意法半導(dǎo)體提供的模塊

　　意法半導(dǎo)體是的半導(dǎo)體公司，生產(chǎn)各種低功耗射頻器件和模塊。意法半導(dǎo)體提供的射頻芯片組和相關(guān)模塊見下表

　　技術(shù)

　　IC

　　模塊

　　說明

　　BLE

　　BlueNRG-MS網(wǎng)絡(luò)處理器

　　BlueNRG-M0A

　　BlueNRG-M0A

　　全功能 / 低功耗

　　BlueNRG-M0L

　　BlueNRG-M0L

　　低成本

　　BlueNRG-2應(yīng)用處理器

　　BlueNRG-M2SA

　　BlueNRG-M2SA

　　全功能 / 低功耗

　　BlueNRG-M2SP

　　BlueNRG-M2SP

　　低成本

　　RF SubGhz 433MHz, 868Mhz, 915Mhz

　　SPIRIT1小無線

　　SPSGRF-868/915

　　SPSGRF-868/915

　　內(nèi)置天線

　　SPSRFC-433/868/915

　　SPSRFC-433/868/915

　　UFL連接器，用于外部天線

　　一個(gè)需要考慮的非常重要的方面是，上面提到的所有芯片組和模塊均已納入10年長期供貨計(jì)劃。這意味著如果一家公司在其設(shè)計(jì)中使用了這些組件，那么意法半導(dǎo)體將從產(chǎn)品發(fā)布之日起的10年內(nèi)持續(xù)提供這些組件，或提供完全兼容的替代品。

　　結(jié)論

　　如果終端設(shè)備的形狀不能適應(yīng)模塊或產(chǎn)量非常大，則應(yīng)采用芯片組方法以期實(shí)現(xiàn)合理的設(shè)計(jì)成本、生產(chǎn)成本和成本。如果公司希望專注于自己的競爭力并避免射頻設(shè)計(jì)的麻煩，模塊化方法應(yīng)該是。模塊化方法也是原型制作和小批量生產(chǎn)的。如本文所述，意法半導(dǎo)體是低功率射頻技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，為各種應(yīng)用場景提供廣泛的芯片組和模塊。