無線產品設計和制造簡析

從芯片組開始開發一種新手機通常要花費18個月的時間，這段時間內公司必須承擔所有的開發費用，而產品在這段時間內又可能會經歷價格下調，使公司預期經濟效益減少。采用模塊方案可以使產品提前面市，不僅獲利機會增多，而且利潤空間也變得更大。

盡管蜂窩技術已開始向遠程信息處理、移動計算、設備對設備等應用領域拓展，但數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可能還是會占據移動通訊的主導地位。即便如此，隨著高帶寬數據服務變為現實，手機的本質也在改變，可以實現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更多個性化設計的機會越來越少，但增加數據性能后，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計他們的產品，特殊的生活方式、地區或文化差異、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計那些市場規模大的產品，這樣基于一種設計就可以進行大批量的生產，只有產量上去了，才會有充足的財力和工程資源來開發最先進的無線產品。制造商尋求將蜂窩技術應用到現有產品中，或為相對更小的市場開發一些產品時，會面臨一系列嚴峻的挑戰。

集成蜂窩無線部分

傳送語音或數據的數字蜂窩無線電話本身是一個集成了微波、混合信號和數字硬件技術以及一些復雜軟件的系統，圖1顯示了在PDA上加蜂窩無線模塊的應用實例。由于蜂窩技術的復雜性，因此不管采用GSM還是CDMA作為子系統，都需要將RF器件與其它元器件隔離開來，以免相互干擾，所以蜂窩子系統通常會用一塊獨立的電路板實現，或在主板上定義好一部分作為蜂窩子系統。

即使不考慮由于微波頻率引起的電路設計和電路板布局布線的復雜性，蜂窩子系統的復雜程度也不比PDA系統低，加上需要開發或集成基帶軟件以及與主控設備的接口，這種開發項目就越發不能被小覷。

假設完全不考慮開發定制的RF和基帶IC，那么大部分設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計來開始他們的設計。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的開發費用和風險。但芯片組只能提供核心的器件，而要使蜂窩產品能工作并投入生產，產品設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合起來組成一個執行恰當功能的系統，并與主控設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線路設計和PCB布局布線：盡管芯片組可以減少功能設計的復雜性和風險，但并不能完全予以排除。生產PDA和便攜式PC的公司通常不具備RF電路設計專長，此外這類設計所需的測試設備也很昂貴，交貨期很長。芯片制造商的參考設計會有幫助作用，但要讓RF電路正常工作通常需要好幾次設計反復，即使對很有經驗的RF工程師也不例外。

2．一般電路的設計和布局布線：RF和基帶IC需要???持電路，例如電源電壓調節器、電源管理電路和晶體振蕩器等，這部分電路的PCB設計要考慮RF元件與其它元件的屏蔽和電?隔離，以免產生干擾和輻射問題。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議堆棧，軟件開發人員也還是必須要對它進行修改，以便適應特定的系統以及與主機相連。然后就是測試，確保符合規定的通訊標準。軟件集成通常要花3到6個月的時間。

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

5．通過測試：所有蜂窩設備的發射功率、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的限制。除此之外，每一部設備還必須滿足應用通訊技術(如GSM、CDMA)標準團體制定的規范。如果集成了蜂窩系統的產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規定。

從上面的設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，開發一種蜂窩子系統所需的資源相當可觀。根據所需軟件數量的不同，通常一個典型的開發過程可能需要50到100個工程師，歷時18個月的時間才能完成。配備一個無線開發實驗室非常昂貴，而測試設備一般都要幾十萬美元，生產用測試設備還需要更多的資金投入。

由于不同地區市場或運營商的要求可能不同，如果產品要???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品(主要是手機)很先進，這使得用戶現在都期望無線產品要小而輕，且功能豐富，只有領先公司才能承受滿足這些期望所需的復雜設計和制造技術投入。

無線產品開發需要的資源廣泛，回報周期長，在技術和經濟上的風險很高，這些因素使得很多產品開發對集成蜂窩數據性能“敬而遠之”，盡管它們本可以從這一性能中受益。