羅姆高頻元器件和模塊技術(shù)系列一

【羅姆(ROHM)半導體(上海)有限公司 1月8日上海訊】

前言

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

羅姆通過(guò)與集團旗下公司LAPIS Semiconductor的技術(shù)融合，具備從無(wú)線(xiàn)通信用IC到模塊的產(chǎn)品優(yōu)勢，配合客戶(hù)需求，為客戶(hù)提供充分發(fā)揮各種通信規格的電波特性的通信IC與模塊。尤其是無(wú)線(xiàn)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)現了業(yè)界最高水平的低功耗和無(wú)線(xiàn)性能，這也是該類(lèi)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(xiàn)通信用IC、模塊產(chǎn)品中推出“920MHz頻段特定小功率無(wú)線(xiàn)通信模塊”做重點(diǎn)介紹。第二期也將于近期推出，針對“無(wú)線(xiàn)LAN模塊技術(shù)”進(jìn)行介紹，敬請期待！

背景介紹

近年來(lái)，在各個(gè)領(lǐng)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(guò)網(wǎng)絡(luò )連接進(jìn)行電力供應與需求的監測，進(jìn)而有效地控制設備的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(kāi)放了920 MHz頻段，這是不容易干擾現有無(wú)線(xiàn)電波、低功耗且可進(jìn)行長(cháng)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(wú)線(xiàn)LAN，同樣為特定小功率無(wú)線(xiàn)的400MHz頻段和920MHz頻段的特性。920MHz與使用ZigBee和無(wú)線(xiàn)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定通信。在住宅中使用時(shí)，微波爐和無(wú)線(xiàn)鼠標等無(wú)線(xiàn)設備都使用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(xiàn)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、中國、韓國、澳大利亞使用，歐洲也在研究開(kāi)放事宜等，該頻段越來(lái)越成為世界共通使用的頻段，預計未來(lái)市場(chǎng)前景廣闊。

[表1] 無(wú)線(xiàn)性能比較

[圖1] 用于HEMS的無(wú)線(xiàn)方式比較

羅姆的920MHz頻段特定小功率無(wú)線(xiàn)模塊技術(shù)

＜低功耗＞

羅姆面向HEMS開(kāi)發(fā)了920MHz頻段特定小功率無(wú)線(xiàn)模塊“BP3596”（圖2）。該產(chǎn)品最大的特征是業(yè)界頂級低功耗，這是通過(guò)羅姆集團旗下LAPIS Semiconductor的以低功耗著(zhù)稱(chēng)的無(wú)線(xiàn)通信IC“ML7396B”來(lái)實(shí)現的?？梢?xún)戎糜谥悄苡|摸產(chǎn)品和家電產(chǎn)品等各種設備，可構筑低功耗無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。對于傳感器設備等這類(lèi)設置場(chǎng)所較難供應AC電源的設備，“低功耗”是非常重要的。電池驅動(dòng)類(lèi)設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(xiàn)模塊具備卓越的低功耗性能，因此即使是電池驅動(dòng)設備，無(wú)需更換電池也可使用10年。

＜內置天線(xiàn)＞

內置芯片天線(xiàn)，無(wú)需高頻設計即可使用。當安裝到金屬外殼的設備中時(shí)，金屬殼體起到屏蔽電波的作用，會(huì )導致無(wú)法通信。該產(chǎn)品內置天線(xiàn)連接器，只要將外置天線(xiàn)連接到天線(xiàn)連接器上即可確保通信。

＜獲得電波法認證＞

已經(jīng)獲得日本國內電波法認證，因此，無(wú)需進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信試驗，裝到整機中即可立即作為無(wú)線(xiàn)設備使用。沒(méi)有高頻電路設計能力和無(wú)線(xiàn)特性測量裝置的客戶(hù)也能輕松使用。

＜序列號＞

網(wǎng)絡(luò )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(shí)，讀取QR碼輸出標簽，可輕松在殼體上標明序列號。

＜已調整無(wú)線(xiàn)設定值＞

模塊中內置有EEPROM，不僅寫(xiě)入了序列號，還寫(xiě)入了輸出功率的調整值等。因此無(wú)需進(jìn)行無(wú)線(xiàn)設備的繁瑣的調整即可使用。

[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(xiàn)圖如圖3所示?？梢?jiàn)，用很少的布線(xiàn)數即可輕松連接。

[圖3] RF控制用微控制器接線(xiàn)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(jīng)將900MHz頻段作為無(wú)需申請的Sub-GHz頻段，頻率分配的國際協(xié)作已經(jīng)取得進(jìn)展。羅姆的BP3596通過(guò)調整模塊，即可應對各國的電波頻段(關(guān)于各國電波規格另行協(xié)商)。

BP3596的使用方法

＜協(xié)議棧構成例＞

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

滿(mǎn)足ECHONET Lite的協(xié)議棧構成例如圖4所示，是通過(guò)BP3596與微控制器板連接到整機中的。只要具備這樣的協(xié)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(wú)線(xiàn)。當然，也可以采用直接存儲于HOST的形式。

[圖4] 協(xié)議棧構成例

＜實(shí)現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(xiàn)模塊，通過(guò)特定小功率無(wú)線(xiàn)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化。它將各設備的電力供需情況信息集成于家庭網(wǎng)關(guān)^注3（Home Gate Way），監測器畫(huà)面顯示供需情況，實(shí)現電力的“可視化”，并通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)綜合管理，有效控制設備。

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

[圖5] HEMS構成例

今后

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

[圖6] 關(guān)于協(xié)議棧內置型特定小功率無(wú)線(xiàn)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(xiàn)LAN模塊（BP3591/BP3580等）技術(shù)，敬請期待。）

今后，羅姆還會(huì )繼續為客戶(hù)提供更易用的模塊，通過(guò)結合羅姆的傳感器與920MHz頻段特定小功率無(wú)線(xiàn)模塊，開(kāi)發(fā)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(chǎn)品，為人類(lèi)做出更多貢獻。

專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)>

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(chēng)。調制器和解調器合在一起的總稱(chēng)。

注3：家庭網(wǎng)關(guān)

家庭網(wǎng)關(guān)是一種設備，可以利用單一Internet連接將多個(gè)計算機連接到Internet上?？蛻?hù)機依靠家庭網(wǎng)關(guān)來(lái)提供Internet訪(fǎng)問(wèn)。

【關(guān)于羅姆（ROHM）】

羅姆（ROHM）是全球著(zhù)名半導體廠(chǎng)商之一，創(chuàng )立于1958年，是總部位于日本京都市的跨國集團公司。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，都將為國內外用戶(hù)源源不斷地提供大量?jì)?yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并為文化的進(jìn)步與提高作出貢獻。

歷經(jīng)半個(gè)多世紀的發(fā)展，羅姆的生產(chǎn)、銷(xiāo)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、半導體應用產(chǎn)品以及醫療器具。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IC和最新半導體技術(shù)方面首屈一指的主導企業(yè)。

羅姆十分重視中國市場(chǎng)，已陸續在全國設立多家代表機構，在大連和天津先后開(kāi)設工廠(chǎng)，并在上海和深圳均設有設計中心和品質(zhì)保證中心，提供技術(shù)和品質(zhì)支持。

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

作為在中國市場(chǎng)的銷(xiāo)售網(wǎng)點(diǎn)，最早于1974年成立了羅姆半導體香港有限公司。隨后，在1999年成立了羅姆半導體（上海）有限公司，2003年成立了羅姆半導體貿易（大連）有限公司，2006年成立了羅姆半導體（深圳）有限公司。為了迅速且準確應對不斷擴大的中國市場(chǎng)的要求，羅姆在中國構建了與羅姆日本同樣的集開(kāi)發(fā)、銷(xiāo)售、制造于一體的一條龍體制。作為羅姆的特色，積極開(kāi)展“密切貼近客戶(hù)”的銷(xiāo)售活動(dòng)，力求向客戶(hù)提供周到的服務(wù)。繼2010年下半年至今增設西安、成都、重慶、武漢、長(cháng)春等５家內陸地區的分公司以來(lái)，目前在全國共設有22處銷(xiāo)售網(wǎng)點(diǎn)，其中包括香港、上海、大連、深圳這4家銷(xiāo)售公司以及其18家分公司（分公司：北京、天津、青島、長(cháng)春、南京、無(wú)錫、蘇州、杭州、寧波、西安、武漢、東莞、廣州、惠州、廈門(mén)、珠海、成都、重慶）。并且，正在逐步擴大分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò )。

作為技術(shù)基地，在上海和深圳設有設計中心和QA中心，提供技術(shù)和品質(zhì)支持。設計中心配備精通各類(lèi)市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)和設計支持人員， 可以從軟件到硬件以綜合解決方案的形式，針對客戶(hù)需求進(jìn)行技術(shù)提案。并且，當產(chǎn)品發(fā)生不良情況時(shí)，QA中心會(huì )在24小時(shí)以?xún)葘ι暝V做出答復。

作為生產(chǎn)基地，1993年在天津（羅姆半導體（中國）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(chǎng)。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，源源不斷地向中國國內外提供高品質(zhì)產(chǎn)品。

此外，作為社會(huì )貢獻活動(dòng)中的一環(huán)，羅姆還致力于與國內外眾多研究機關(guān)和企業(yè)加強合作，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(kāi)關(guān)于電子元器件最尖端技術(shù)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)學(xué)聯(lián)合。2008年，在清華大學(xué)內捐資建設“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、中國數字廣播（解調器）”等聯(lián)合研究項目。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)和同濟大學(xué)等高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)合作，不斷結出豐碩成果。

羅姆將以長(cháng)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，通過(guò)集開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售為一體的扎實(shí)的技術(shù)支持、客戶(hù)服務(wù)體制，與客戶(hù)構筑堅實(shí)的合作關(guān)系，作為扎根中國的企業(yè)，為提高客戶(hù)產(chǎn)品實(shí)力、客戶(hù)業(yè)務(wù)發(fā)展以及中國的節能環(huán)保事業(yè)做出積極貢獻。