羅姆920MHz頻段、特定小功率無線通信模塊分析
發布時間：2013-1-30 11:33
發布者：eechina
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羅姆集團擁有各種無線通信技術，包括以無線LAN為首的Bluetooth、ZigBee，以及針對2012年7月份日本開放的920MHz頻段的特定小功率無線等技術。 羅姆通過與集團旗下公司LAPIS Semiconductor的技術融合，具備從無線通信用IC到模塊的產品優勢，配合客戶需求，為客戶提供充分發揮各種通信規格的電波特性的通信IC與模塊。尤其是無線通信用IC，利用LAPIS Semiconductor引以為豪的低功耗RF-CMOS注1技術和高性能MODEM注2技術，實現了業界最高水平的低功耗和無線性能，這也是該類產品的一大特征。 此次“高頻元器件和模塊技術系列”分為兩期。本期為第一期，將從羅姆擁有的眾多無線通信用IC、模塊產品中推出“920MHz頻段特定小功率無線通信模塊”做重點介紹。第二期也將于近期推出，針對“無線LAN模塊技術”進行介紹，敬請期待！ 背景介紹 近年來，在各個領域中節能意識高漲，各國都在不斷擴大有效利用能源方面的投入。其中，在住宅方面，對于設備之間通過網絡連接進行電力供應與需求的監測，進而有效地控制設備的HEMS (Home Energy Management System)的關注度不斷上升。為了使能源管理所需電力“可視化”，經常使用智能觸摸等的更高級能源管理、控制系統備受期待。 在這種背景下，2012年7月份日本開放了920 MHz頻段，這是不容易干擾現有無線電波、低功耗且可進行長距離數據通信的電波頻段。下方表1中匯總了2.4GHz頻段的ZigBee與無線LAN，同樣為特定小功率無線的400MHz頻段和920MHz頻段的特性。920MHz與使用ZigBee和無線LAN的2.4GHz相比，具有優異的電波耦合屬性，因此即使在有墻壁以及障礙物的地方也可以確保穩定通信。在住宅中使用時，微波爐和無線鼠標等無線設備都使用2.4GHz，電波非�；祀s。與此相比，920MHz頻段不易發生電波干擾。另外，同樣為特定小功率無線的400MHz頻段的占有頻段范圍較窄，因此通信速度較慢。綜上所述，可以說920MHz頻段是最適合HEMS的頻段（圖1）。 另外，900MHz頻段已經在美國、中國、韓國、澳大利亞使用，歐洲也在研究開放事宜等，該頻段越來越成為世界共通使用的頻段，預計未來市場前景廣闊。 
[表1] 無線性能比較
[圖1] 用于HEMS的無線方式比較 羅姆的920MHz頻段特定小功率無線模塊技術 ＜低功耗＞ 羅姆面向HEMS開發了920MHz頻段特定小功率無線模塊“BP3596”（圖2）。該產品最大的特征是業界頂級低功耗，這是通過羅姆集團旗下LAPIS Semiconductor的以低功耗著稱的無線通信IC“ML7396B”來實現的�？梢詢戎糜谥悄苡|摸產品和家電產品等各種設備，可構筑低功耗無線網絡。對于傳感器設備等這類設置場所較難供應AC電源的設備，“低功耗”是非常重要的。電池驅動類設備在更換電池方面所花的成本太大，因此10年左右無需更換電池的需求迫切。雖然電池容量不同，但羅姆的920MHz頻段特定小功率無線模塊具備卓越的低功耗性能，因此即使是電池驅動設備，無需更換電池也可使用10年。 ＜內置天線＞ 內置芯片天線，無需高頻設計即可使用。當安裝到金屬外殼的設備中時，金屬殼體起到屏蔽電波的作用，會導致無法通信。該產品內置天線連接器，只要將外置天線連接到天線連接器上即可確保通信。 ＜獲得電波法認證＞ 已經獲得日本國內電波法認證，因此，無需進行無線通信試驗，裝到整機中即可立即作為無線設備使用。沒有高頻電路設計能力和無線特性測量裝置的客戶也能輕松使用。 ＜序列號＞ 網絡中使用的16位序列號標記于標簽上。標簽上還一同印有QR碼，QR碼中含有序列號信息。組裝到整機中時，讀取QR碼輸出標簽，可輕松在殼體上標明序列號。 ＜已調整無線設定值＞ 模塊中內置有EEPROM，不僅寫入了序列號，還寫入了輸出功率的調整值等。因此無需進行無線設備的繁瑣的調整即可使用。
[圖2] BP3596外形尺寸圖 ＜硬件的簡單連接＞ RF控制用微控制器與RFIC連接時，SPI(5pin)、EEPROM通過I2C(2pin)、GPIO連接。與RF控制用微控制器之間的接線圖如圖3所示�？梢�，用很少的布線數即可輕松連接。
[圖3] RF控制用微控制器接線圖 ＜支持各國的電波頻段＞ 900MHz頻段有望成為可世界各國通用的頻段。美國、中國、韓國、澳大利亞已經將900MHz頻段作為無需申請的Sub-GHz頻段，頻率分配的國際協作已經取得進展。羅姆的BP3596通過調整模塊，即可應對各國的電波頻段(關于各國電波規格另行協商)。 BP3596的使用方法 ＜協議棧構成例＞ BP3596是覆蓋到物理層的模塊。因此，在使用時，需要客戶準備比MAC層更高級別的協議。用于家電時的協議棧構成例如圖4所示。 滿足ECHONET Lite的協議棧構成例如圖4所示，是通過BP3596與微控制器板連接到整機中的。只要具備這樣的協議棧，即可將HOST側本體的變更控制在最小，從而安裝920MHz頻段特定小功率無線。當然，也可以采用直接存儲于HOST的形式。
[圖4] 協議棧構成例 ＜實現HEMS＞ 在實際住宅中使用的示意圖如圖5所示。該產品可實現HEMS的巨大作用即電力供給與需求的“可視化”，以及“有效地控制”。在家中的各終端安裝920MHz頻段特定小功率無線模塊，通過特定小功率無線實現網絡化。它將各設備的電力供需情況信息集成于家庭網關注3（Home Gate Way），監測器畫面顯示供需情況，實現電力的“可視化”，并通過家庭網關綜合管理，有效控制設備。 不僅如此，還可以從家庭網關經由無線LAN，通過網絡確認電力情況。
[圖5] HEMS構成例 今后 羅姆充分利用已經量產的無線LAN模塊（BP3591等）的技術積累，正在推進內置無線LAN和API互換協議棧的特定小功率無線模塊的開發（圖6）。以往進行過無線LAN開發的客戶，使用該資源即可大大加快開發速度。
[圖6] 關于協議棧內置型特定小功率無線模塊的概念展望 （在近期即將發布的“系列二”中將為您重點介紹圖中的無線LAN模塊（BP3591/BP3580等）技術，敬請期待。） 今后，羅姆還會繼續為客戶提供更易用的模塊，通過結合羅姆的傳感器與920MHz頻段特定小功率無線模塊，開發出不僅節能，而且能夠提供更便捷、更舒適、更安心、更安全生活的產品，為人類做出更多貢獻。 <專業術語> 注1：CMOS CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），互補金屬氧化物半導體，電壓控制的一種放大器件，是組成CMOS數字集成電路的基本單元。 注2：MODEM 調制解調器的英文名稱。調制器和解調器合在一起的總稱。 注3：家庭網關 家庭網關是一種設備，可以利用單一Internet連接將多個計算機連接到Internet上�？蛻魴C依靠家庭網關來提供Internet訪問。 |
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