緊湊的模塊方案有利于無線產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造

從芯片組開始開發(fā)一種新手機(jī)通常要花費(fèi)18個(gè)月的時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)公司必須承擔(dān)所有的開發(fā)費(fèi)用，而產(chǎn)品在這段時(shí)間內(nèi)又可能會(huì)經(jīng)歷價(jià)格下調(diào)，使公司預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益減少。采用模塊方案可以使產(chǎn)品提前面市，不僅獲利機(jī)會(huì)增多，而且利潤(rùn)空間也變得更大。

盡管蜂窩技術(shù)已開始向遠(yuǎn)程信息處理、移動(dòng)計(jì)算、設(shè)備對(duì)設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域拓展，但數(shù)量最多的應(yīng)用依然是移動(dòng)電話，語音服務(wù)在未來一段時(shí)間內(nèi)可能還是會(huì)占據(jù)移動(dòng)通訊的主導(dǎo)地位。即便如此，隨著高帶寬數(shù)據(jù)服務(wù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，手機(jī)的本質(zhì)也在改變，可以實(shí)現(xiàn)很多新的功能和應(yīng)用。畢竟，語音服務(wù)留給為只能打電話的手機(jī)實(shí)現(xiàn)更多個(gè)性化設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)越來越少，但增加數(shù)據(jù)性能后，一系列特性、功能和外形就可以進(jìn)行各種變化，這樣一來制造商將有很多機(jī)會(huì)針對(duì)特定的用戶群來設(shè)計(jì)他們的產(chǎn)品，特殊的生活方式、地區(qū)或文化差異、垂直分布的市場(chǎng)等使用戶的需求都不盡相同。

然而要充分利用這些新的機(jī)會(huì)也不那么容易，手機(jī)制造商通常會(huì)設(shè)計(jì)那些市場(chǎng)規(guī)模大的產(chǎn)品，這樣基于一種設(shè)計(jì)就可以進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，只有產(chǎn)量上去了，才會(huì)有充足的財(cái)力和工程資源來開發(fā)最先進(jìn)的無線產(chǎn)品。制造商尋求將蜂窩技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，或?yàn)橄鄬?duì)更小的市場(chǎng)開發(fā)一些產(chǎn)品時(shí)，會(huì)面臨一系列嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

集成蜂窩無線部分

傳送語音或數(shù)據(jù)的數(shù)字蜂窩無線電話本身是一個(gè)集成了微波、混合信號(hào)和數(shù)字硬件技術(shù)以及一些復(fù)雜軟件的系統(tǒng)，圖1顯示了在PDA上加蜂窩無線模塊的應(yīng)用實(shí)例。由于蜂窩技術(shù)的復(fù)雜性，因此不管采用GSM還是CDMA作為子系統(tǒng)，都需要將RF器件與其它元器件隔離開來，以免相互干擾，所以蜂窩子系統(tǒng)通常會(huì)用一塊獨(dú)立的電路板實(shí)現(xiàn)，或在主板上定義好一部分作為蜂窩子系統(tǒng)。

即使不考慮由于微波頻率引起的電路設(shè)計(jì)和電路板布局布線的復(fù)雜性，蜂窩子系統(tǒng)的復(fù)雜程度也不比PDA系統(tǒng)低，加上需要開發(fā)或集成基帶軟件以及與主控設(shè)備的接口，這種開發(fā)項(xiàng)目就越發(fā)不能被小覷。

假設(shè)完全不考慮開發(fā)定制的RF和基帶IC，那么大部分設(shè)計(jì)人員傾向于采用市面上芯片組和芯片制造商提供的參考設(shè)計(jì)來開始他們的設(shè)計(jì)。采用芯片組，尤其是完整的解決方案(包括無線通訊、基帶處理器以及諸如功率放大等所有???持元件)可以大大減少蜂窩系統(tǒng)的開發(fā)費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)。但芯片組只能提供核心的器件，而要使蜂窩產(chǎn)品能工作并投入生產(chǎn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)組還要做很多工作。

怎樣才能將無線和基帶IC、其它硬件元件及軟件結(jié)合起來組成一個(gè)執(zhí)行恰當(dāng)功能的系統(tǒng)，并與主控設(shè)備相連且滿足目標(biāo)應(yīng)用需求呢？這一過程主要包括以下幾個(gè)方面的工作：

1．RF線路設(shè)計(jì)和PCB布局布線：盡管芯片組可以減少功能設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)，但并不能完全予以排除。生產(chǎn)PDA和便攜式PC的公司通常不具備RF電路設(shè)計(jì)專長(zhǎng)，此外這類設(shè)計(jì)所需的測(cè)試設(shè)備也很昂貴，交貨期很長(zhǎng)。芯片制造商的參考設(shè)計(jì)會(huì)有幫助作用，但要讓RF電路正常工作通常需要好幾次設(shè)計(jì)反復(fù)，即使對(duì)很有經(jīng)驗(yàn)的RF工程師也不例外。

2．一般電路的設(shè)計(jì)和布局布線：RF和基帶IC需要???持電路，例如電源電壓調(diào)節(jié)器、電源管理電路和晶體振蕩器等，這部分電路的PCB設(shè)計(jì)要考慮RF元件與其它元件的屏蔽和電?隔離，以免產(chǎn)生干擾和輻射問題。由于帶有RF電路，因此要達(dá)到滿意的性能，PCB設(shè)計(jì)可能也要反復(fù)好幾次。

3．軟件集成和測(cè)試：雖然可從芯片組供應(yīng)商那里得到協(xié)議堆棧，軟件開發(fā)人員也還是必須要對(duì)它進(jìn)行修改，以便適應(yīng)特定的系統(tǒng)以及與主機(jī)相連。然后就是測(cè)試，確保符合規(guī)定的通訊標(biāo)準(zhǔn)。軟件集成通常要花3到6個(gè)月的時(shí)間。

4．IP許可：開發(fā)人員還不得不為取得參考設(shè)計(jì)和其它IP的使用許可進(jìn)行談判，例如GSM或CDMA主要技術(shù)。

5．通過測(cè)試：所有蜂窩設(shè)備的發(fā)射功率、輻射和特定的吸收率(SAR，度量電磁波輻射被人體吸收的比率)都要符合政府管理機(jī)構(gòu)的限制。除此之外，每一部設(shè)備還必須滿足應(yīng)用通訊技術(shù)(如GSM、CDMA)標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體制定的規(guī)范。如果集成了蜂窩系統(tǒng)的產(chǎn)品要在好幾個(gè)國(guó)家銷售，它必須接受測(cè)試，遵從每個(gè)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定。

從上面的設(shè)計(jì)和測(cè)試任務(wù)可以看出，就算從芯片組開始，從提出概念到投入生產(chǎn)，開發(fā)一種蜂窩子系統(tǒng)所需的資源相當(dāng)可觀。根據(jù)所需軟件數(shù)量的不同，通常一個(gè)典型的開發(fā)過程可能需要50到100個(gè)工程師，歷時(shí)18個(gè)月的時(shí)間才能完成。配備一個(gè)無線開發(fā)實(shí)驗(yàn)室非常昂貴，而測(cè)試設(shè)備一般都要幾十萬美元，生產(chǎn)用測(cè)試設(shè)備還需要更多的資金投入。

由于不同地區(qū)市場(chǎng)或運(yùn)營(yíng)商的要求可能不同，如果產(chǎn)品要???持多個(gè)通訊標(biāo)準(zhǔn)(GSM、CDMA或多個(gè)頻段)，那么所需的資源、成本和風(fēng)險(xiǎn)就更難估計(jì)。

阻礙更小型制造商尋求在其產(chǎn)品中增加蜂窩通訊功能的另一個(gè)因素是部分用戶的期望值。大型制造商提供的產(chǎn)品(主要是手機(jī))很先進(jìn)，這使得用戶現(xiàn)在都期望無線產(chǎn)品要小而輕，且功能豐富，只有領(lǐng)先公司才能承受滿足這些期望所需的復(fù)雜設(shè)計(jì)和制造技術(shù)投入。

無線產(chǎn)品開發(fā)需要的資源廣泛，回報(bào)周期長(zhǎng)，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的風(fēng)險(xiǎn)很高，這些因素使得很多產(chǎn)品開發(fā)對(duì)集成蜂窩數(shù)據(jù)性能“敬而遠(yuǎn)之”，盡管它們本可以從這一性能中受益。