无线连接让非智能产品变得智能化。智能设备可在接收指令和更新的同时,传输有关其周围环境和状况的信息,实现了孤立运行的产品所无法实现的功能。
以智能路灯为例,通过增加连接,路灯可及时报告是否过热而快将导致故障。它还可以报告自身位置,让维修人员快速到达现场并完成维修,避免行人遭遇灯灭路黑的困境。路灯还可作为空气质量或噪音污染等监测技术的平台。例如,公用事业公司可以通过无线链路发送指令,暂时提亮照明,以帮助参与道路交通事故处理的急救人员。
无线技术具有广泛用途,因此迅速普及。低功耗蓝牙是消费品、智能家居、计算机外围设备和工业自动化等应用的关键连接技术,其出货量从2022年的49亿增长至2024年的59亿[1],
然而,棘手的射频工程(RF Engineering)阻碍了更广泛的无线应用,使得没有经验的工程师望而却步。
Nordic通过提供全面的硬件和软件设计工具以及参考设计,大幅降低了技术复杂性,让无线设计变得更加容易,但这依然有一点难度。模块化可以为产品上市提供一条更简单的途径。
面向经验丰富者的无线功能
拥有足够的射频(RF)专业知识即可设计一个功能齐全、经过优化和认证的无线电路。特别是,如果以Nordic nRF52或nRF53系列的高度集成无线SoC为基础进行设计,会更简单。这是因为该系列芯片包含处理器、内存,以及最终产品所需的许多外围设备和I/O接口。这些组件均嵌入Nordic芯片,经优化可无缝协作。
但是,RF设计不仅需要SoC。设计人员还需要考虑天线的设计和位置、阻抗匹配电路、功率调节、组件方向、印制电路板(PCB)走线长度、串扰、电磁干扰(EMI)以及许多其他繁琐的设计决策。当开发多协议设计时,例如将低功耗蓝牙和Wi-Fi整合到单一产品中,情况可能会变得更加棘手。此类设备需要多个天线,且每个天线都有自己的阻抗匹配要求。
一旦研发完成,下一步就是冗长且昂贵的测试和认证过程。
如果没出差错,从头开始做就有若干优势。例如,通过权衡覆盖范围或吞吐量来获得超长的电池寿命,从而使无线电路性能与应用程序紧密匹配。或者,在天线灵敏度与更紧凑的解决方案之间进行权衡。还可以降低物料清单(BoM),并通过从零开始设计来实现更紧凑的解决方案。
如果设计稍有错误,就要经过多次设计迭代才能获得令人满意的性能。那样就会耗费过多时间和资金,并拖延产品上市时间。
模块化的优势
对于射频工程经验较少的开发人员来说,模块可以显着提升便利性。模块制造商已完成RF设计中具有挑战性的部分,允许开发人员将解决方案集成到设计中,并且相信其会运行良好。
使用模块时,无线产品的开发周期将大幅缩短,从而使产品更快地进入市场。另外,由于RF子系统设计所需时间要少得多,开发团队可以将更多时间分配到其他产品硬件和固件功能上,使成品真正从竞争中脱颖而出。
模块制造商经验丰富,生产的设备性能很高。他们还擅长将最佳性能压缩到最小空间中,以保持最终产品的外形美观紧凑。例如,为了减少设备的空间占用,模块制造商可以利用专业封装技术将晶圆级芯片规模封装(WLCSP)与无源组件结合在一起,以帮助在最小的区域内容纳SoC、RF前端、电源管理集成电路(PMIC)和芯片天线。
此外,模块制造商快速引入Nordic最新的SoC,因此您可以放心使用。例如,已有数十种模块采用高端nRF5340和nRF52840 SoC,以及Nordic的中端和入门级SoC。模块制造商已开始使用Nordic第五代解决方案,即nRF54H和nRF54L系列SoC进行设计。还有几个模块设计方案将Nordic 低功耗蓝牙SoC与nRF7002 Wi-Fi 配套 IC结合在一起,供需要这种多协议替代方案的开发人员使用。
测试和预认证
如果使用离散型RF设计,可能需要花费大量时间和资金进行数周的测试和设计迭代,以使产品符合RF法规和蓝牙技术联盟(蓝牙SIG)的要求。即使在测试成功后,认证也可能需要几周时间才能通过,从而导致销售延迟。 相比之下,模块供应前通常已按照行业要求通过了测试和预先认证。如果模块不加修改就整合到产品设计中,则这种合规性将延续到最终产品中。
与Nordic的模块伙伴合作
Nordic已通过Nordic合作伙伴计划与数十家模块制造商建立合作关系。这些公司都是值得信赖的设计合作伙伴,已经与Nordic合作多年。他们对Nordic的技术了如指掌。这意味着,如果从Nordic合作伙伴那里采购模块,就可以保证获得配备了最新的硬件和固件的最高性能产品,没有比这更好的购买选择了。
从零开始设计RF子系统具有可行性,并可带来一些优化、空间和成本优势。但具体实施需要一个经验丰富的工程团队。如果想进一步加快项目进度,越过RF测试和合规认证,并专注于如何让产品在竞争中真正脱颖而出,模块化就是最好的答案。从Nordic合作伙伴那里购买模块,就可以确保获得最好的服务、最新的技术和广泛选择,事半功倍。
基于Nordic合作伙伴的模块进行设计,仍然可以确保获得Nordic的支持,并可使用其开发工具和软件开发套件来构建和测试应用软件。最后,如果起初以模块为基础进行设计,但后来想要在体量真正增加时迁移到离散RF设计,Nordic可以帮助实现设计转型。