無線產(chǎn)品設(shè)計和制造簡析

從芯片組開始開發(fā)一種新手機通常要花費18個月的時間，這段時間內(nèi)公司必須承擔所有的開發(fā)費用，而產(chǎn)品在這段時間內(nèi)又可能會經(jīng)歷價格下調(diào)，使公司預期經(jīng)濟效益減少。采用模塊方案可以使產(chǎn)品提前面市，不僅獲利機會增多，而且利潤空間也變得更大。

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

然而要充分利用這些新的機會也不那么容易，手機制造商通常會設(shè)計那些市場規(guī)模大的產(chǎn)品，這樣基于一種設(shè)計就可以進行大批量的生產(chǎn)，只有產(chǎn)量上去了，才會有充足的財力和工程資源來開發(fā)最先進的無線產(chǎn)品。制造商尋求將蜂窩技術(shù)應用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，或為相對更小的市場開發(fā)一些產(chǎn)品時，會面臨一系列嚴峻的挑戰(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集成了微波、混合信號和數(shù)字硬件技術(shù)以及一些復雜軟件的系統(tǒng)，圖1顯示了在PDA上加蜂窩無線模塊的應用實例。由于蜂窩技術(shù)的復雜性，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)通常會用一塊獨立的電路板實現(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)計和電路板布局布線的復雜性，蜂窩子系統(tǒng)的復雜程度也不比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)計來開始他們的設(shè)計。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)費用和風險。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)合起來組成一個執(zhí)行恰當功能的系統(tǒng)，并與主控設(shè)備相連且滿足目標應用需求呢？這一過程主要包括以下幾個方面的工作：

1．RF線路設(shè)計和PCB布局布線：盡管芯片組可以減少功能設(shè)計的復雜性和風險，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)計專長，此外這類設(shè)計所需的測試設(shè)備也很昂貴，交貨期很長。芯片制造商的參考設(shè)計會有幫助作用，但要讓RF電路正常工作通常需要好幾次設(shè)計反復，即使對很有經(jīng)驗的RF工程師也不例外。

2．一般電路的設(shè)計和布局布線：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，因此要達到滿意的性能，PCB設(shè)計可能也要反復好幾次。

3．軟件集成和測試：雖然可從芯片組供應商那里得到協(xié)議堆棧，軟件開發(fā)人員也還是必須要對它進行修改，以便適應特定的系統(tǒng)以及與主機相連。然后就是測試，確保符合規(guī)定的通訊標準。軟件集成通常要花3到6個月的時間。

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

5．通過測試：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構(gòu)的限制。除此之外，每一部設(shè)備還必須滿足應用通訊技術(shù)(如GSM、CDMA)標準團體制定的規(guī)范。如果集成了蜂窩系統(tǒng)的產(chǎn)品要在好幾個國家銷售，它必須接受測試，遵從每個國家的相關(guān)規(guī)定。

從上面的設(shè)計和測試任務可以看出，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)所需的資源相當可觀。根據(jù)所需軟件數(shù)量的不同，通常一個典型的開發(fā)過程可能需要50到100個工程師，歷時18個月的時間才能完成。配備一個無線開發(fā)實驗室非常昂貴，而測試設(shè)備一般都要幾十萬美元，生產(chǎn)用測試設(shè)備還需要更多的資金投入。

由于不同地區(qū)市場或運營商的要求可能不同，如果產(chǎn)品要???持多個通訊標準(GSM、CDMA或多個頻段)，那么所需的資源、成本和風險就更難估計。

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)很先進，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雜設(shè)計和制造技術(shù)投入。

無線產(chǎn)品開發(fā)需要的資源廣泛，回報周期長，在技術(shù)和經(jīng)濟上的風險很高，這些因素使得很多產(chǎn)品開發(fā)對集成蜂窩數(shù)據(jù)性能“敬而遠之”，盡管它們本可以從這一性能中受益。