使用完整的 Wi-Fi／藍牙複合式模組簡化 IoT 連線

科技與產品的進步之間呈現彼此促進的正循環。科技的進步可激發市場對產品的需求，而這個需求可進一步推動更多進步。這種互相促進的循環不斷上演，曾經昂貴且稀缺的元件和產品會迅速降價，成為大眾化商品。個人電腦、智慧型手機和平面電視都是如此。

這個趨勢也同樣適用於無線物聯網 (IoT) 的連線方式。無線功能的設計和製造，包括低容量的應用，往往是由為數不多的 RF「魔術師」所掌控。這些魔術師包括能設計數百 MHz 電路的專家，以及通常會以相對較高成本製造這些電路的公司。最近我赫然發現，涵蓋完整 GHz 範圍的 RF IC 已經問世。這種 IC 有助於快速實作極為複雜的無線連接，不但成本低，佔用空間小，而且還具備卓越的功能。

當然，供應商和使用者通常對「完整」一詞的解讀各有不同。儘管每個主動元件都需要電源，而且極有可能需要一些旁路電容，但設計人員可能還需要添加更多的主動和被動元件，才能順利運作。因此，「完整」的界定，取決於所包含的元件類型及其數量。

完整模組可簡化合規作業

在 RF 相關功能上，裝置的完整性不單純是便利性而已。一個完整的 RF 解決方案能夠克服 RF 設計中兩個最大的挑戰：

• 確保符合電路支援之無線標準的複雜功能要求

• 確保符合與頻外 (OOB) 輻射、電磁干擾 (EMI) 和無線射頻干擾 (RFI) 相關的諸多嚴格法規，進而簡化產品的認證過程

當無線鏈路電路和功能必須支援某一套標準的多個版本時 (如 Wi-Fi 的諸多版本 (IEEE 802.11xx))，這些設計問題會更加複雜。若還要支援不同的標準 (如藍牙)，則更具挑戰性。即使是經驗豐富的設計人員，在建構全功能 RF 鏈路，以符合某一套業界標準時，也必須小心謹慎；而在一片晶片上同時符合多樣無線標準則更具風險。

用模組提供完整的解決方案

目前有個變通解決方案，亦即選擇 Murata Electronics 的 Type 2BZ (LBEE5XV2BZ-883) 產品，這是一款整合了 2.4 GHz 與 5 GHz 雙頻 Wi-Fi 的無線區域網路 (WLAN) 及藍牙收發器的模組。這款複合式解決方案可支援 Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac，具備 2×2 多輸入多輸出 (MIMO) 功能，以及藍牙 5.2 基本速率 (BR)、增強型數據傳輸率 (EDR) 和低功耗 (LE) 功能。其實體層 (PHY) 的數據傳輸率，在 Wi-Fi 中可高達 866 Mbps，在藍牙中則是 3 Mbps。

目標應用包括注重尺寸和功耗的裝置，如 IoT 節點、手持式無線系統、家庭自動化、閘道器，以及其他必須符合 FCC/CE/IC/TELEC 標準的裝置。這款全屏蔽的表面黏著式模組重量僅有 0.36 g，覆蓋區僅有 11.4×8.9 mm，高度為 1.4 mm (圖 1)。

圖 1：全屏蔽的 LBEE5XV2BZ-883 是一款結合 Wi-Fi 和藍牙功能的收發器模組，可簡化無線連線的實作。(圖片來源：Murata Electronics)

LBEE5XV2BZ 採用 Infineon Technologies 的 AIROC CYW54590 系統單晶片 (SoC)。CYW54590 含有發射器 RF 功率放大器 (PA) 和接收器低雜訊放大器 (LNA) (圖 2)。此模組可解決 RF 配對、濾波和天線介接的關鍵問題，因此，在建立和認證 RF 電路及相應軟體的過程中，能克服當中眾多難題。

圖 2：Type 2BZ 模組以 CYW54590 Wi-Fi 5 和藍牙 5.1 的複合式 SoC 為基礎，並搭配板載 PA 和 LNA。(圖片來源：Infineon Technologies)

此模組最多可支援三個天線：一個用於藍牙、兩個用於 Wi-Fi。此外，藍牙和 WLAN 可共用接收訊號路徑，因此不需要外接功率分離器，還可保持優異的藍牙和 Wi-Fi 靈敏度。

CYW54590 不僅提供全面的 RF 功能，其 WLAN 部分還能支援標準的 SDIO 介面，藍牙部分可支援高速四線式主機控制器介面 (HCI)、UART 以及音訊數據的脈衝編碼調變 (PCM) (圖 3)。

圖 3：Type 2BZ 模組提供全套介面，可連接主機處理器與多達三根天線，以達到 Wi-Fi 和藍牙功能。(圖片來源：Murata Electronics)

嵌入式作業韌體同樣是關鍵元件。CYW54590 採用高度精密的協作共存硬體機制和演算法，可將 Wi-Fi 和藍牙的同步連接達到最佳化。

請注意，另一個模組 Murata LBEE5XV1XA-540，增添了即時同步雙頻 (RSDB) 功能，可同時支援兩個 Wi-Fi 網路，一個位於 2.4 GHz 頻段，另一個位於 5 GHz 頻段。LBEE5XV1XA-540 以 Infineon 的 AIROC CYW54591RKUBGT SoC 為基礎，可減少視訊／音訊串流或閘道器應用中的延遲。

這些模組的完整性展現在僅需要最少量的外部元件：SDIO 數據線路僅需要少許標準的旁路／解耦電容和一些上拉電阻。電源軌道也只需要兩個：一個工作用的 3.3 V (標稱) 電源，與另一個 I/O 線路用的 1.8 V 或 3.3 V 電源，都有助於簡化導入設計。

結論

設計人員現在不再需要進階的 RF 電路與系統技能，就可嵌入精密的多頻段、多形式 Wi-Fi 和藍牙介面。Murata Electronics 的 Type 2BZ Wi-Fi／藍牙收發器模組搭配 CYW54590 複合式 SoC、RF 配對、濾波和天線介面，就可提供符合法規和功能要求，且立即可用的解決方案。