使用完整的 Wi-Fi/藍牙組合模塊簡化 IoT 連接

作者： Bill Schweber

技術和產品進步之間的正反饋循環是這樣的：技術進步增加市場對產品的需求，而這種需求又進一步推動技術的進步。如此循環往復，昂貴而稀有的元器件和產品很快就會淪為廉價商品。比如個人電腦、智能手機和平板電視，都是如此。

而這種現象也同樣適用于無線物聯網 (IoT) 連接。設計和制造無線功能往往是少數射頻“魔法師”的樂園，即使是小批量應用亦是如此。其中包括能夠設計出在幾百兆赫頻率下工作的電路的專家，以及常常以相對較高的成本制造這些電路的公司。最近，令我感到驚訝的是，完整的千兆赫 (GHz) 范圍射頻集成電路已隨處可見，這有助于以較低的成本、較小的封裝尺寸和非凡的功能快速實現高度復雜的無線連接。

當然，供應商和用戶對“完整”的理解往往不同。雖然每個有源器件都需要電源，很可能還需要一些旁路電容器，但設計人員可能還必須添加更多的有源和無源元器件，才能成功運行。因此，完整與否取決于元器件的種類和數量。

利用完整模塊簡化合規性

對于射頻相關功能而言，器件的完整性不僅僅能帶來便利。完整的射頻解決方案可以消除射頻設計所面臨的兩大挑戰：

? 確保符合電路支持的無線標準的復雜功能要求

? 滿足有關帶外 (OOB) 發射、電磁干擾 (EMI) 和射頻干擾 (RFI) 的眾多嚴格規定，以簡化產品認證流程

當無線鏈式電路和功能必須支持單一標準的多個版本時，這些設計問題就會變得更加復雜，例如多個 Wi-Fi 變體 (IEEE 802.11xx)。如果還必須支持不同的標準（如藍牙），則更具挑戰性。即使是經驗豐富的設計人員，在開發滿足單一行業標準的全功能射頻鏈路時也會十分謹慎；而在一個芯片中滿足多個無線標準的風險更大。

通過模塊提供完整的解決方案

選擇 [Murata Electronics]的 [2BZ 型] ([LBEE5XV2BZ-883]) 模塊，所有這些問題便可迎刃而解。這是一款雙頻段 2.4 GHz 和 5 GHz Wi-Fi 無線局域網 (WLAN) 和藍牙收發器模塊。該組合解決方案支持采用 2×2 多輸入多輸出 (MIMO) 技術的 Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac，以及藍牙 5.2 基本速率 (BR)、增強型數據速率 (EDR) 和低功耗 (LE)。其物理層 (PHY) 數據速率高達 866 Mbps (Wi-Fi) 和 3 Mbps（藍牙）。

目標應用包括對尺寸和功耗敏感的設備，例如 IoT 節點、手持無線系統、家居自動化、網關以及其他必須符合 FCC/CE/IC/TELEC 標準的設備。該全屏蔽表面貼裝型模塊僅重 0.36 g，封裝尺寸僅為 11.4 mm × 8.9 mm，高度為 1.4 mm（圖 1）。

圖 1：全屏蔽 LBEE5XV2BZ-883 是一款 Wi-Fi 和藍牙組合收發器模塊，可簡化無線連接的實施。（圖片來源：Murata Electronics）

LBEE5XV2BZ 基于 [Infineon Technologies] 的 [AIROC CYW54590]片上系統 (SoC)。CYW54590 包括發射器射頻功率放大器 (PA) 和接收器低噪聲放大器 (LNA)（圖 2）。該模塊解決了關鍵的射頻匹配、濾波和天線接口問題。這樣就消除了與創建和認證射頻電路及相關軟件有關的諸多挑戰。

圖 2：2BZ 型模塊基于 CYW54590 Wi-Fi 5 和藍牙 5.1 組合 SoC，帶有板載 PA 和 LNA。（圖片來源：Infineon Technologies）

該模塊最多可支持三根天線：一根用于藍牙，兩根用于 Wi-Fi。此外，共用的藍牙和 WLAN 接收信號路徑無需使用外部功率分配器，同時還保持了藍牙和 Wi-Fi 的出色靈敏度。

CYW54590 不僅僅集成了完整的射頻功能。其 WLAN 部分支持標準 SDIO 接口，藍牙部分支持高速四線主機控制器接口 (HCI)、UART 和用于音頻數據的脈沖編碼調制 (PCM)（圖 3）。

圖 3：2BZ 型模塊可在主機處理器與最多三根天線之間提供完整的接口，以實現 Wi-Fi 和藍牙功能。（圖片來源：Murata Electronics）

嵌入式操作固件也同樣重要。CYW54590 實現了高度復雜的協作共存硬件機制和算法，可同時優化 Wi-Fi 和藍牙連接。

值得注意的是，Murata 的另一款模塊 [LBEE5XV1XA-540] 增加了實時同步雙頻段 (RSDB) 功能，可支持兩個并發的 Wi-Fi 網絡，一個在 2.4 GHz 頻段，另一個在 5 GHz 頻段。LBEE5XV1XA-540 基于 Infineon 的 [AIROC CYW54591RKUBGT]SoC，可減少視頻/音頻數據流或網關應用中的延時。

這些模塊的完整性體現在所需最少數量的外部元件上：僅需少量標準旁路/去耦電容器和一些用于 SDIO 數據線路的上拉電阻器。此外，只需要兩個電源軌，一個是用于工作的 3.3 V（標稱）電源，另一個是用于 I/O 線路的 1.8 V 或 3.3 V 電源，這也簡化了設計導入。

總結

設計人員不再需要具備高級射頻電路和系統技能，就能嵌入復雜的多頻段、多格式 Wi-Fi 和藍牙接口。Murata Electronics 的 2BZ 型 Wi-Fi/藍牙收發器模塊采用 CYW54590 組合 SoC、射頻匹配、濾波和天線接口，提供了符合法規和功能要求的即用型解決方案。

審核編輯 黃宇