使用完整的Wi-Fi/蓝牙组合模块简化IoT连接

来源：DigiKey
作者： Bill Schweber

技术和产品进步之间的正反馈循环是这样的：技术进步增加市场对产品的需求，而这种需求又进一步推动技术的进步。如此循环往复，昂贵而稀有的元器件和产品很快就会沦为廉价商品。比如个人电脑、智能手机和平板电视，都是如此。

而这种现象也同样适用于无线物联网 (IoT) 连接。设计和制造无线功能往往是少数射频“魔法师”的乐园，即使是小批量应用亦是如此。其中包括能够设计出在几百兆赫频率下工作的电路的专家，以及常常以相对较高的成本制造这些电路的公司。最近，令我感到惊讶的是，完整的千兆赫 (GHz) 范围射频集成电路已随处可见，这有助于以较低的成本、较小的封装尺寸和非凡的功能快速实现高度复杂的无线连接。

当然，供应商和用户对“完整”的理解往往不同。虽然每个有源器件都需要电源，很可能还需要一些旁路电容器，但设计人员可能还必须添加更多的有源和无源元器件，才能成功运行。因此，完整与否取决于元器件的种类和数量。

利用完整模块简化合规性

对于射频相关功能而言，器件的完整性不仅仅能带来便利。完整的射频解决方案可以消除射频设计所面临的两大挑战：

• 确保符合电路支持的无线标准的复杂功能要求

• 满足有关带外 (OOB) 发射、电磁干扰 (EMI) 和射频干扰 (RFI) 的众多严格规定，以简化产品认证流程

当无线链式电路和功能必须支持单一标准的多个版本时，这些设计问题就会变得更加复杂，例如多个 Wi-Fi 变体 (IEEE 802.11xx)。如果还必须支持不同的标准（如蓝牙），则更具挑战性。即使是经验丰富的设计人员，在开发满足单一行业标准的全功能射频链路时也会十分谨慎；而在一个芯片中满足多个无线标准的风险更大。

通过模块提供完整的解决方案

选择 Murata Electronics 的 2BZ 型 (LBEE5XV2BZ-883) 模块，所有这些问题便可迎刃而解。这是一款双频段 2.4 GHz 和 5 GHz Wi-Fi 无线局域网 (WLAN) 和蓝牙收发器模块。该组合解决方案支持采用 2×2 多输入多输出 (MIMO) 技术的 Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac，以及蓝牙 5.2 基本速率 (BR)、增强型数据速率 (EDR) 和低功耗 (LE)。其物理层 (PHY) 数据速率高达 866 Mbps (Wi-Fi) 和 3 Mbps（蓝牙）。

目标应用包括对尺寸和功耗敏感的设备，例如 IoT 节点、手持无线系统、家居自动化、网关以及其他必须符合 FCC/CE/IC/TELEC 标准的设备。该全屏蔽表面贴装型模块仅重 0.36 g，封装尺寸仅为 11.4 mm × 8.9 mm，高度为 1.4 mm（图 1）。


图 1：全屏蔽 LBEE5XV2BZ-883 是一款 Wi-Fi 和蓝牙组合收发器模块，可简化无线连接的实施。（图片来源：Murata Electronics）

LBEE5XV2BZ 基于 Infineon Technologies 的 AIROC CYW54590 片上系统 (SoC)。CYW54590 包括发射器射频功率放大器 (PA) 和接收器低噪声放大器 (LNA)（图 2）。该模块解决了关键的射频匹配、滤波和天线接口问题。这样就消除了与创建和认证射频电路及相关软件有关的诸多挑战。


图 2：2BZ 型模块基于 CYW54590 Wi-Fi 5 和蓝牙 5.1 组合 SoC，带有板载 PA 和 LNA。（图片来源：Infineon Technologies）

该模块最多可支持三根天线：一根用于蓝牙，两根用于 Wi-Fi。此外，共用的蓝牙和 WLAN 接收信号路径无需使用外部功率分配器，同时还保持了蓝牙和 Wi-Fi 的出色灵敏度。

CYW54590 不仅仅集成了完整的射频功能。其 WLAN 部分支持标准 SDIO 接口，蓝牙部分支持高速四线主机控制器接口 (HCI)、UART 和用于音频数据的脉冲编码调制 (PCM)（图 3）。


图 3：2BZ 型模块可在主机处理器与最多三根天线之间提供完整的接口，以实现 Wi-Fi 和蓝牙功能。（图片来源：Murata Electronics）

嵌入式操作固件也同样重要。CYW54590 实现了高度复杂的协作共存硬件机制和算法，可同时优化 Wi-Fi 和蓝牙连接。

值得注意的是，Murata 的另一款模块 LBEE5XV1XA-540 增加了实时同步双频段 (RSDB) 功能，可支持两个并发的 Wi-Fi 网络，一个在 2.4 GHz 频段，另一个在 5 GHz 频段。LBEE5XV1XA-540 基于 Infineon 的 AIROC CYW54591RKUBGT SoC，可减少视频/音频数据流或网关应用中的延时。

这些模块的完整性体现在所需最少数量的外部元件上：仅需少量标准旁路/去耦电容器和一些用于 SDIO 数据线路的上拉电阻器。此外，只需要两个电源轨，一个是用于工作的 3.3 V（标称）电源，另一个是用于 I/O 线路的 1.8 V 或 3.3 V 电源，这也简化了设计导入。

总结

设计人员不再需要具备高级射频电路和系统技能，就能嵌入复杂的多频段、多格式 Wi-Fi 和蓝牙接口。Murata Electronics 的 2BZ 型 Wi-Fi/蓝牙收发器模块采用 CYW54590 组合 SoC、射频匹配、滤波和天线接口，提供了符合法规和功能要求的即用型解决方案。