羅姆高頻元器件和模塊技術(shù)系列一

【羅姆(ROHM)半導(dǎo)體(上海)有限公司 1月8日上海訊】

前言

羅姆集團(tuán)擁有各種無(wú)線通信技術(shù)，包括以無(wú)線LAN為首的Bluetooth、ZigBee，以及針對(duì)2012年7月份日本開放的920MHz頻段的特定小功率無(wú)線等技術(shù)。

羅姆通過(guò)與集團(tuán)旗下公司LAPIS Semiconductor的技術(shù)融合，具備從無(wú)線通信用IC到模塊的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，配合客戶需求，為客戶提供充分發(fā)揮各種通信規(guī)格的電波特性的通信IC與模塊。尤其是無(wú)線通信用IC，利用LAPIS Semiconductor引以為豪的低功耗RF-CMOS^注1技術(shù)和高性能MODEM^注2技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最高水平的低功耗和無(wú)線性能，這也是該類產(chǎn)品的一大特征。

此次“高頻元器件和模塊技術(shù)系列”分為兩期。本期為第一期，將從羅姆擁有的眾多無(wú)線通信用IC、模塊產(chǎn)品中推出“920MHz頻段特定小功率無(wú)線通信模塊”做重點(diǎn)介紹。第二期也將于近期推出，針對(duì)“無(wú)線LAN模塊技術(shù)”進(jìn)行介紹，敬請(qǐng)期待！

背景介紹

近年來(lái)，在各個(gè)領(lǐng)域中節(jié)能意識(shí)高漲，各國(guó)都在不斷擴(kuò)大有效利用能源方面的投入。其中，在住宅方面，對(duì)于設(shè)備之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行電力供應(yīng)與需求的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而有效地控制設(shè)備的HEMS (Home Energy Management System)的關(guān)注度不斷上升。為了使能源管理所需電力“可視化”，經(jīng)常使用智能觸摸等的更高級(jí)能源管理、控制系統(tǒng)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(xiàn)有無(wú)線電波、低功耗且可進(jìn)行長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)通信的電波頻段。下方表1中匯總了2.4GHz頻段的ZigBee與無(wú)線LAN，同樣為特定小功率無(wú)線的400MHz頻段和920MHz頻段的特性。920MHz與使用ZigBee和無(wú)線LAN的2.4GHz相比，具有優(yōu)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(wěn)定通信。在住宅中使用時(shí)，微波爐和無(wú)線鼠標(biāo)等無(wú)線設(shè)備都使用2.4GHz，電波非?；祀s。與此相比，920MHz頻段不易發(fā)生電波干擾。另外，同樣為特定小功率無(wú)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(shuō)920MHz頻段是最適合HEMS的頻段（圖1）。

另外，900MHz頻段已經(jīng)在美國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)、澳大利亞使用，歐洲也在研究開放事宜等，該頻段越來(lái)越成為世界共通使用的頻段，預(yù)計(jì)未來(lái)市場(chǎng)前景廣闊。

[表1] 無(wú)線性能比較

[圖1] 用于HEMS的無(wú)線方式比較

羅姆的920MHz頻段特定小功率無(wú)線模塊技術(shù)

＜低功耗＞

羅姆面向HEMS開發(fā)了920MHz頻段特定小功率無(wú)線模塊“BP3596”（圖2）。該產(chǎn)品最大的特征是業(yè)界頂級(jí)低功耗，這是通過(guò)羅姆集團(tuán)旗下LAPIS Semiconductor的以低功耗著稱的無(wú)線通信IC“ML7396B”來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？梢詢?nèi)置于智能觸摸產(chǎn)品和家電產(chǎn)品等各種設(shè)備，可構(gòu)筑低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于傳感器設(shè)備等這類設(shè)置場(chǎng)所較難供應(yīng)AC電源的設(shè)備，“低功耗”是非常重要的。電池驅(qū)動(dòng)類設(shè)備在更換電池方面所花的成本太大，因此10年左右無(wú)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(wú)線模塊具備卓越的低功耗性能，因此即使是電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備，無(wú)需更換電池也可使用10年。

＜內(nèi)置天線＞

內(nèi)置芯片天線，無(wú)需高頻設(shè)計(jì)即可使用。當(dāng)安裝到金屬外殼的設(shè)備中時(shí)，金屬殼體起到屏蔽電波的作用，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法通信。該產(chǎn)品內(nèi)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(rèn)證＞

已經(jīng)獲得日本國(guó)內(nèi)電波法認(rèn)證，因此，無(wú)需進(jìn)行無(wú)線通信試驗(yàn)，裝到整機(jī)中即可立即作為無(wú)線設(shè)備使用。沒(méi)有高頻電路設(shè)計(jì)能力和無(wú)線特性測(cè)量裝置的客戶也能輕松使用。

＜序列號(hào)＞

網(wǎng)絡(luò)中使用的16位序列號(hào)標(biāo)記于標(biāo)簽上。標(biāo)簽上還一同印有QR碼，QR碼中含有序列號(hào)信息。組裝到整機(jī)中時(shí)，讀取QR碼輸出標(biāo)簽，可輕松在殼體上標(biāo)明序列號(hào)。

＜已調(diào)整無(wú)線設(shè)定值＞

模塊中內(nèi)置有EEPROM，不僅寫入了序列號(hào)，還寫入了輸出功率的調(diào)整值等。因此無(wú)需進(jìn)行無(wú)線設(shè)備的繁瑣的調(diào)整即可使用。

[圖2] BP3596外形尺寸圖

＜硬件的簡(jiǎn)單連接＞

RF控制用微控制器與RFIC連接時(shí)，SPI(5pin)、EEPROM通過(guò)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(shù)即可輕松連接。

[圖3] RF控制用微控制器接線圖

＜支持各國(guó)的電波頻段＞

900MHz頻段有望成為可世界各國(guó)通用的頻段。美國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)、澳大利亞已經(jīng)將900MHz頻段作為無(wú)需申請(qǐng)的Sub-GHz頻段，頻率分配的國(guó)際協(xié)作已經(jīng)取得進(jìn)展。羅姆的BP3596通過(guò)調(diào)整模塊，即可應(yīng)對(duì)各國(guó)的電波頻段(關(guān)于各國(guó)電波規(guī)格另行協(xié)商)。

BP3596的使用方法

＜協(xié)議棧構(gòu)成例＞

BP3596是覆蓋到物理層的模塊。因此，在使用時(shí)，需要客戶準(zhǔn)備比MAC層更高級(jí)別的協(xié)議。用于家電時(shí)的協(xié)議棧構(gòu)成例如圖4所示。

滿足ECHONET Lite的協(xié)議棧構(gòu)成例如圖4所示，是通過(guò)BP3596與微控制器板連接到整機(jī)中的。只要具備這樣的協(xié)議棧，即可將HOST側(cè)本體的變更控制在最小，從而安裝920MHz頻段特定小功率無(wú)線。當(dāng)然，也可以采用直接存儲(chǔ)于HOST的形式。

[圖4] 協(xié)議棧構(gòu)成例

＜實(shí)現(xiàn)HEMS＞

在實(shí)際住宅中使用的示意圖如圖5所示。該產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)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(wú)線模塊，通過(guò)特定小功率無(wú)線實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。它將各設(shè)備的電力供需情況信息集成于家庭網(wǎng)關(guān)^注3（Home Gate Way），監(jiān)測(cè)器畫面顯示供需情況，實(shí)現(xiàn)電力的“可視化”，并通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)綜合管理，有效控制設(shè)備。

不僅如此，還可以從家庭網(wǎng)關(guān)經(jīng)由無(wú)線LAN，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)確認(rèn)電力情況。

[圖5] HEMS構(gòu)成例

今后

羅姆充分利用已經(jīng)量產(chǎn)的無(wú)線LAN模塊（BP3591等）的技術(shù)積累，正在推進(jìn)內(nèi)置無(wú)線LAN和API互換協(xié)議棧的特定小功率無(wú)線模塊的開發(fā)（圖6）。以往進(jìn)行過(guò)無(wú)線LAN開發(fā)的客戶，使用該資源即可大大加快開發(fā)速度。

[圖6] 關(guān)于協(xié)議棧內(nèi)置型特定小功率無(wú)線模塊的概念展望

（在近期即將發(fā)布的“系列二”中將為您重點(diǎn)介紹圖中的無(wú)線LAN模塊（BP3591/BP3580等）技術(shù)，敬請(qǐng)期待。）

今后，羅姆還會(huì)繼續(xù)為客戶提供更易用的模塊，通過(guò)結(jié)合羅姆的傳感器與920MHz頻段特定小功率無(wú)線模塊，開發(fā)出不僅節(jié)能，而且能夠提供更便捷、更舒適、更安心、更安全生活的產(chǎn)品，為人類做出更多貢獻(xiàn)。

專業(yè)術(shù)語(yǔ)>

注1：CMOS

CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，電壓控制的一種放大器件，是組成CMOS數(shù)字集成電路的基本單元。

注2：MODEM

調(diào)制解調(diào)器的英文名稱。調(diào)制器和解調(diào)器合在一起的總稱。

注3：家庭網(wǎng)關(guān)

家庭網(wǎng)關(guān)是一種設(shè)備，可以利用單一Internet連接將多個(gè)計(jì)算機(jī)連接到Internet上。客戶機(jī)依靠家庭網(wǎng)關(guān)來(lái)提供Internet訪問(wèn)。

【關(guān)于羅姆（ROHM）】

羅姆（ROHM）是全球著名半導(dǎo)體廠商之一，創(chuàng)立于1958年，是總部位于日本京都市的跨國(guó)集團(tuán)公司。品質(zhì)第一是羅姆的一貫方針。我們始終將產(chǎn)品質(zhì)量放在第一位。無(wú)論遇到多大的困難，都將為國(guó)內(nèi)外用戶源源不斷地提供大量?jī)?yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并為文化的進(jìn)步與提高作出貢獻(xiàn)。

歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，羅姆的生產(chǎn)、銷售、研發(fā)網(wǎng)絡(luò)遍及世界各地。產(chǎn)品涉及多個(gè)領(lǐng)域，其中包括IC、分立元器件、光學(xué)元器件、無(wú)源元件、模塊、半導(dǎo)體應(yīng)用產(chǎn)品以及醫(yī)療器具。在世界電子行業(yè)中，羅姆的眾多高品質(zhì)產(chǎn)品得到了市場(chǎng)的許可和贊許，成為系統(tǒng)IC和最新半導(dǎo)體技術(shù)方面首屈一指的主導(dǎo)企業(yè)。

羅姆十分重視中國(guó)市場(chǎng)，已陸續(xù)在全國(guó)設(shè)立多家代表機(jī)構(gòu)，在大連和天津先后開設(shè)工廠，并在上海和深圳均設(shè)有設(shè)計(jì)中心和品質(zhì)保證中心，提供技術(shù)和品質(zhì)支持。

【關(guān)于羅姆（ROHM）在中國(guó)的業(yè)務(wù)發(fā)展】

作為在中國(guó)市場(chǎng)的銷售網(wǎng)點(diǎn)，最早于1974年成立了羅姆半導(dǎo)體香港有限公司。隨后，在1999年成立了羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司，2003年成立了羅姆半導(dǎo)體貿(mào)易（大連）有限公司，2006年成立了羅姆半導(dǎo)體（深圳）有限公司。為了迅速且準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)不斷擴(kuò)大的中國(guó)市場(chǎng)的要求，羅姆在中國(guó)構(gòu)建了與羅姆日本同樣的集開發(fā)、銷售、制造于一體的一條龍?bào)w制。作為羅姆的特色，積極開展“密切貼近客戶”的銷售活動(dòng)，力求向客戶提供周到的服務(wù)。繼2010年下半年至今增設(shè)西安、成都、重慶、武漢、長(zhǎng)春等５家內(nèi)陸地區(qū)的分公司以來(lái)，目前在全國(guó)共設(shè)有22處銷售網(wǎng)點(diǎn)，其中包括香港、上海、大連、深圳這4家銷售公司以及其18家分公司（分公司：北京、天津、青島、長(zhǎng)春、南京、無(wú)錫、蘇州、杭州、寧波、西安、武漢、東莞、廣州、惠州、廈門、珠海、成都、重慶）。并且，正在逐步擴(kuò)大分銷網(wǎng)絡(luò)。

作為技術(shù)基地，在上海和深圳設(shè)有設(shè)計(jì)中心和QA中心，提供技術(shù)和品質(zhì)支持。設(shè)計(jì)中心配備精通各類市場(chǎng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)支持人員， 可以從軟件到硬件以綜合解決方案的形式，針對(duì)客戶需求進(jìn)行技術(shù)提案。并且，當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生不良情況時(shí)，QA中心會(huì)在24小時(shí)以內(nèi)對(duì)申訴做出答復(fù)。

作為生產(chǎn)基地，1993年在天津（羅姆半導(dǎo)體（中國(guó)）有限公司）和大連(羅姆電子大連有限公司)分別建立了生產(chǎn)工廠。在天津進(jìn)行晶體管、二極管、LED、激光二極管、LED顯示器、光傳感器的生產(chǎn)、在大連進(jìn)行電源模塊、熱敏打印頭、接觸式圖像傳感頭、圖片鏈接模塊、LED照明模塊、光傳感器、LED顯示器的生產(chǎn)，作為羅姆的主力生產(chǎn)基地，源源不斷地向中國(guó)國(guó)內(nèi)外提供高品質(zhì)產(chǎn)品。

此外，作為社會(huì)貢獻(xiàn)活動(dòng)中的一環(huán)，羅姆還致力于與國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)關(guān)和企業(yè)加強(qiáng)合作，積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的研發(fā)活動(dòng)。2006年與清華大學(xué)簽訂了產(chǎn)學(xué)聯(lián)合框架協(xié)議，積極地展開關(guān)于電子元器件最尖端技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)學(xué)聯(lián)合。2008年，在清華大學(xué)內(nèi)捐資建設(shè)“清華羅姆電子工程館”，并已于2011年4月竣工。2012年，在清華大學(xué)設(shè)立了“清華-羅姆聯(lián)合研究中心”，從事“微能量裝置、硅發(fā)光體、生物傳感器、中國(guó)數(shù)字廣播（解調(diào)器）”等聯(lián)合研究項(xiàng)目。除清華大學(xué)之外，羅姆還與西安交通大學(xué)、電子科技大學(xué)、浙江大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)合作，不斷結(jié)出豐碩成果。

羅姆將以長(zhǎng)年不斷積累起來(lái)的技術(shù)力量和高品質(zhì)以及可靠性為基礎(chǔ)，通過(guò)集開發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的扎實(shí)的技術(shù)支持、客戶服務(wù)體制，與客戶構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)的合作關(guān)系，作為扎根中國(guó)的企業(yè)，為提高客戶產(chǎn)品實(shí)力、客戶業(yè)務(wù)發(fā)展以及中國(guó)的節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出積極貢獻(xiàn)。