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(kāi)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(kāi)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，電波非常混雜。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(kāi)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(kāi)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。可以內(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。可見(jiàn)，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(kāi)發(fā)（圖6）。以往進(jìn)行過(guò)無(wú)線LAN開(kāi)發(fā)的客戶，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(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(kāi)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)于文中提及的產(chǎn)品和技術(shù)，如有任何疑問(wèn)請(qǐng)垂詢羅姆上海宣傳企畫課或羅姆公關(guān)代理（北京普樂(lè)普公共關(guān)系顧問(wèn)有限公司 上海分公司）。