羅姆高頻元器件和模塊技術系列一

【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線通信技術，包括以無線LAN為首的Bluetooth、ZigBee，以及針對2012年7月份日本開放的920MHz頻段的特定小功率無線等技術。

羅姆通過與集團旗下公司LAPIS Semiconductor的技術融合，具備從無線通信用IC到模塊的產品優勢，配合客戶需求，為客戶提供充分發揮各種通信規格的電波特性的通信IC與模塊。尤其是無線通信用IC，利用LAPIS Semiconductor引以為豪的低功耗RF-CMOS^注1技術和高性能MODEM^注2技術，實現了業界最高水平的低功耗和無線性能，這也是該類產品的一大特征。

此次“高頻元器件和模塊技術系列”分為兩期。本期為第一期，將從羅姆擁有的眾多無線通信用IC、模塊產品中推出“920MHz頻段特定小功率無線通信模塊”做重點介紹。第二期也將于近期推出，針對“無線LAN模塊技術”進行介紹，敬請期待！

背景介紹

近年來，在各個領域中節能意識高漲，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，對于設備之間通過網絡連接進行電力供應與需求的監測，進而有效地控制設備的HEMS (Home Energy Management System)的關注度不斷上升。為了使能源管理所需電力“可視化”，經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月份日本開放了920 MHz頻段，這是不容易干擾現有無線電波、低功耗且可進行長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與無線LAN，同樣為特定小功率無線的400MHz頻段和920MHz頻段的特性。920MHz與使用ZigBee和無線LAN的2.4GHz相比，具有優異的電波耦合屬性，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，微波爐和無線鼠標等無線設備都使用2.4GHz，電波非常混雜。與此相比，920MHz頻段不易發生電波干擾。另外，同樣為特定小功率無線的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920MHz頻段是最適合HEMS的頻段（圖1）。

另外，900MHz頻段已經在美國、中國、韓國、澳大利亞使用，歐洲也在研究開放事宜等，該頻段越來越成為世界共通使用的頻段，預計未來市場前景廣闊。

[表1] 無線性能比較

[圖1] 用于HEMS的無線方式比較

羅姆的920MHz頻段特定小功率無線模塊技術

＜低功耗＞

羅姆面向HEMS開發了920MHz頻段特定小功率無線模塊“BP3596”（圖2）。該產品最大的特征是業界頂級低功耗，這是通過羅姆集團旗下LAPIS Semiconductor的以低功耗著稱的無線通信IC“ML7396B”來實現的。可以內置于智能觸摸產品和家電產品等各種設備，可構筑低功耗無線網絡。對于傳感器設備等這類設置場所較難供應AC電源的設備，“低功耗”是非常重要的。電池驅動類設備在更換電池方面所花的成本太大，因此10年左右無需更換電池的需求迫切。雖然電池容量不同，但羅姆的920MHz頻段特定小功率無線模塊具備卓越的低功耗性能，因此即使是電池驅動設備，無需更換電池也可使用10年。

＜內置天線＞

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

＜獲得電波法認證＞

已經獲得日本國內電波法認證，因此，無需進行無線通信試驗，裝到整機中即可立即作為無線設備使用。沒有高頻電路設計能力和無線特性測量裝置的客戶也能輕松使用。

＜序列號＞

網絡中使用的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，讀取QR碼輸出標簽，可輕松在殼體上標明序列號。

＜已調整無線設定值＞

模塊中內置有EEPROM，不僅寫入了序列號，還寫入了輸出功率的調整值等。因此無需進行無線設備的繁瑣的調整即可使用。

[圖2] BP3596外形尺寸圖

＜硬件的簡單連接＞

RF控制用微控制器與RFIC連接時，SPI(5pin)、EEPROM通過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，用很少的布線數即可輕松連接。

[圖3] RF控制用微控制器接線圖

＜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、澳大利亞已經將900MHz頻段作為無需申請的Sub-GHz頻段，頻率分配的國際協作已經取得進展。羅姆的BP3596通過調整模塊，即可應對各國的電波頻段(關于各國電波規格另行協商)。

BP3596的使用方法

＜協議棧構成例＞

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

滿足ECHONET Lite的協議棧構成例如圖4所示，是通過BP3596與微控制器板連接到整機中的。只要具備這樣的協議棧，即可將HOST側本體的變更控制在最小，從而安裝920MHz頻段特定小功率無線。當然，也可以采用直接存儲于HOST的形式。

[圖4] 協議棧構成例

＜實現HEMS＞

在實際住宅中使用的示意圖如圖5所示。該產品可實現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頻段特定小功率無線模塊，通過特定小功率無線實現網絡化。它將各設備的電力供需情況信息集成于家庭網關^注3（Home Gate Way），監測器畫面顯示供需情況，實現電力的“可視化”，并通過家庭網關綜合管理，有效控制設備。

不僅如此，還可以從家庭網關經由無線LAN，通過網絡確認電力情況。

[圖5] HEMS構成例

今后

羅姆充分利用已經量產的無線LAN模塊（BP3591等）的技術積累，正在推進內置無線LAN和API互換協議棧的特定小功率無線模塊的開發（圖6）。以往進行過無線LAN開發的客戶，使用該資源即可大大加快開發速度。

[圖6] 關于協議棧內置型特定小功率無線模塊的概念展望

（在近期即將發布的“系列二”中將為您重點介紹圖中的無線LAN模塊（BP3591/BP3580等）技術，敬請期待。）

今后，羅姆還會繼續為客戶提供更易用的模塊，通過結合羅姆的傳感器與920MHz頻段特定小功率無線模塊，開發出不僅節能，而且能夠提供更便捷、更舒適、更安心、更安全生活的產品，為人類做出更多貢獻。

專業術語>

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。調制器和解調器合在一起的總稱。

注3：家庭網關

家庭網關是一種設備，可以利用單一Internet連接將多個計算機連接到Internet上。客戶機依靠家庭網關來提供Internet訪問。

【關于羅姆（ROHM）】

羅姆（ROHM）是全球著名半導體廠商之一，創立于1958年，是總部位于日本京都市的跨國集團公司。品質第一是羅姆的一貫方針。我們始終將產品質量放在第一位。無論遇到多大的困難，都將為國內外用戶源源不斷地提供大量優質產品，并為文化的進步與提高作出貢獻。

歷經半個多世紀的發展，羅姆的生產、銷售、研發網絡遍及世界各地。產品涉及多個領域，其中包括IC、分立元器件、光學元器件、無源元件、模塊、半導體應用產品以及醫療器具。在世界電子行業中，羅姆的眾多高品質產品得到了市場的許可和贊許，成為系統IC和最新半導體技術方面首屈一指的主導企業。

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

【關于羅姆（ROHM）在中國的業務發展】

作為在中國市場的銷售網點，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的要求，羅姆在中國構建了與羅姆日本同樣的集開發、銷售、制造于一體的一條龍體制。作為羅姆的特色，積極開展“密切貼近客戶”的銷售活動，力求向客戶提供周到的服務。繼2010年下半年至今增設西安、成都、重慶、武漢、長春等５家內陸地區的分公司以來，目前在全國共設有22處銷售網點，其中包括香港、上海、大連、深圳這4家銷售公司以及其18家分公司（分公司：北京、天津、青島、長春、南京、無錫、蘇州、杭州、寧波、西安、武漢、東莞、廣州、惠州、廈門、珠海、成都、重慶）。并且，正在逐步擴大分銷網絡。

作為技術基地，在上海和深圳設有設計中心和QA中心，提供技術和品質支持。設計中心配備精通各類市場的開發和設計支持人員， 可以從軟件到硬件以綜合解決方案的形式，針對客戶需求進行技術提案。并且，當產品發生不良情況時，QA中心會在24小時以內對申訴做出答復。

作為生產基地，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)分別建立了生產工廠。在天津進行晶體管、二極管、LED、激光二極管、LED顯示器、光傳感器的生產、在大連進行電源模塊、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，作為羅姆的主力生產基地，源源不斷地向中國國內外提供高品質產品。

此外，作為社會貢獻活動中的一環，羅姆還致力于與國內外眾多研究機關和企業加強合作，積極推進產學研聯合的研發活動。2006年與清華大學簽訂了產學聯合框架協議，積極地展開關于電子元器件最尖端技術開發的產學聯合。2008年，在清華大學內捐資建設“清華羅姆電子工程館”，并已于2011年4月竣工。2012年，在清華大學設立了“清華-羅姆聯合研究中心”，從事“微能量裝置、硅發光體、生物傳感器、中國數字廣播（解調器）”等聯合研究項目。除清華大學之外，羅姆還與西安交通大學、電子科技大學、浙江大學和同濟大學等高校進行產學合作，不斷結出豐碩成果。

羅姆將以長年不斷積累起來的技術力量和高品質以及可靠性為基礎，通過集開發、生產、銷售為一體的扎實的技術支持、客戶服務體制，與客戶構筑堅實的合作關系，作為扎根中國的企業，為提高客戶產品實力、客戶業務發展以及中國的節能環保事業做出積極貢獻。