Desain Modul Kombo Wi-Fi + Bluetooth: 8 Keputusan Sebelum Produksi Volume

Sebagian besar modul kombo Wi-Fi dan Bluetooth tidak gagal di lab RF. Mereka gagal dalam integrasi: bus bersama yang tidak memiliki titik akhir Bluetooth, bantalan antena yang terselip di bawah braket logam, pin tali yang dipegang tinggi saat dihidupkan, atau profil reflow berjalan terlalu banyak. Panduan ini membahas delapan keputusan yang menentukan apakah modul kombo 2,4 GHz mencapai produksi volume sesuai jadwal. Data yang diukur berasal dari dua modul pengiriman Realtek RTL8723 : berbasis USB BL-R8723BT1 ( RTL8723BU-CG ) dan SDIO + UART BL-M8723CS1 ( RTL8723CS-CG ).

1. Mulailah dengan antarmuka host, bukan judul lembar data

Kedua modul menawarkan IEEE 802.11b/g/n 1T1R dengan kecepatan PHY hingga 150 Mbps, dan keduanya mencakup pita 2,4–2,4835 GHz yang sama dengan 13 saluran pada 20 MHz. Apa yang sebenarnya berbeda — dan apa yang menentukan skema Anda — adalah cara modul berkomunikasi dengan host.

Versi USB menempatkan WLAN dan Bluetooth pada satu koneksi USB 2.0 bersama. Itu berarti satu port host, satu set pasangan diferensial, dan tidak ada pengontrol kedua yang diaktifkan. Keuntungannya adalah kedua fungsi berada pada port yang sama dan berbagi anggaran interupsi dan bandwidth. Pada kamera dasbor, susunan kabel tunggal tersebut biasanya menjadi perbedaan antara papan dua lapis dan papan empat lapis.

Versi SDIO memisahkan dua fungsi: WLAN berjalan pada SDIO 2.0 (pin yang sama dapat dikonfigurasi sebagai GSPI), sedangkan Bluetooth berjalan pada UART berkecepatan tinggi independen dengan kontrol aliran perangkat keras. Tidak ada yang dibagikan, sehingga throughput Wi-Fi tidak bersaing dengan lalu lintas Bluetooth di tingkat bus — namun Anda memerlukan sumber daya SDIO dan UART cadangan pada SoC host, ditambah sekitar 30 pin lagi pada tapak modul (44 berbanding 14).

Aturan praktisnya: jika SoC Anda memiliki port host USB cadangan dan tidak ada pengontrol SDIO gratis, ambil modul USB; jika SDIO dan UART sudah rusak, ambil modul SDIO dan jaga agar kedua jalur tetap independen.

USB: dua fungsi berbagi satu bus. SDIO + UART: setiap fungsi mendapatkan busnya sendiri.

2. Pilih profil Bluetooth yang dikirimkan produk Anda

Bluetooth adalah tempat kedua modul paling berbeda, dan spesifikasi paling sering salah dibaca.

BL-R8723BT1 adalah mode ganda : Bluetooth Classic v2.1 + EDR bersama dengan Low Energy v4.0, dengan Classic beroperasi di Kelas 1 dan LE di Kelas 1.5. Daya transmisi terukur tipikalnya adalah 6 dBm (maksimum 8 dBm) untuk BR/EDR dan LE, dan sensitivitas penerimaan BR/EDR adalah -90 dBm pada BER 0,1%. Jika produk Anda mengalirkan audio ke speaker, dipasangkan dengan aksesori ponsel lama, atau memerlukan saluran data bergaya SPP, varian inilah yang digunakan.

BL-M8723CS1 hanya BLE, Spesifikasi Inti v4.1, Kelas 1.5, dengan daya pancar tipikal 3 dBm dan maksimum 6 dBm, dan sensitivitas penerimaan LE tipikal -90 dBm pada PER 5%. Tidak ada tumpukan Klasik dan tidak ada jalur audio sama sekali. Hal ini bukanlah batasan yang harus diatasi – ini adalah keputusan biaya dan kekuatan. Untuk penyediaan, pemicu OTA, telemetri sensor, atau tautan status ke aplikasi telepon, BLE 4.1 sudah cukup, dan Anda terhindar dari membayar tumpukan Klasik yang tidak akan pernah Anda gunakan.

Jangan menentukan rangkaian fitur Bluetooth hanya dari tinjauan pemasaran saja. String versi disalin antar dokumen; hubungi tim kami untuk mendapatkan dokumen spesifikasi resmi dan data uji RF untuk validasi.

3. Anggarkan pohon listrik di sekitar arus puncak, bukan arus rata-rata

Kedua modul dijalankan dari rel utama 3,3 V ±0,2 V. BL-R8723BT1 menarik maksimum 400 mA dari rel tunggal tersebut; BL-M8723CS1 menarik hingga 450 mA pada rel utama dan menambahkan rel I/O terpisah (VDIO) yang dapat berupa 3,3 V ±0,2 V atau 1,8 V ±0,1 V. Rel I/O terpisah benar-benar berguna: Anda dapat menyimpan pasokan RF 3,3 V sambil mencocokkan level langsung ke SoC 1,8 V, tanpa penerjemah eksternal pada enam jalur SDIO dan UART.

Rencanakan puncak transmisi, bukan rata-rata spesifikasi:

Sumber: tabel konsumsi saat ini dari dokumen spesifikasi modul resmi, tersedia berdasarkan permintaan. Nilai tipikal/maksimum pada kondisi pengujian yang dinyatakan; Angka uji RF, bukan rata-rata tingkat aplikasi.

Dua pengamatan yang layak untuk dirancang. Pertama, modul SDIO menarik lebih banyak transmisi 802.11b dibandingkan modul USB (328 mA versus 255 mA puncak) karena modul ini berjalan pada 17 dBm di semua kecepatan 11b, sedangkan modul USB dikalibrasi pada 15–17 dBm tergantung pada kecepatan. Kedua, modul USB berada pada penerimaan 130–135 mA, kira-kira dua kali lipat modul SDIO, karena transceiver USB tetap aktif saat radio mendengarkan. Pada perangkat genggam bertenaga baterai, perbedaan tersebut tidak bersifat akademis.

Panduan tata letak: letakkan kapasitor curah 47–100 µF dan pasangan 10 µF plus 0,1 µF dalam jarak beberapa milimeter dari VDD33, pertahankan umpan 3,3 V pada jalur atau bidangnya sendiri, dan jangan pernah berbagi cabang dengan motor, relai, atau driver lampu latar. Langkah 328 mA pada rel bersama akan muncul sebagai masalah desense RF yang terlihat seperti kesalahan tata letak.

4. Perlakukan bantalan antena sebagai item dengan risiko tertinggi di papan

Tidak ada modul yang dilengkapi antena. Keduanya terhubung ke antena eksternal melalui bantalan setengah lubang (castellated), dengan VSWR yang ditentukan sebesar 1,7 tipikal dan maksimum 2,0 untuk BL-R8723BT1, maksimum 2,1 untuk BL-M8723CS1. VSWR sebesar 2,0 sudah mencerminkan sekitar 11% dari daya yang disalurkan; antena yang tidak disetel dengan baik mengubah daya konduksi sebesar 17 dBm menjadi daya radiasi yang jauh lebih sedikit dan memperpendek jangkauan.

Daftar periksa praktis:

• Rutekan umpan antena sebagai jalur 50 Ω yang terkontrol, sependek yang dimungkinkan oleh desain mekanis, tanpa stub, tanpa vias di jalur RF, dan ground stitching di kedua sisi.

• Jauhkan antena dari baterai, magnet speaker, LCD flex, dan logam apa pun yang diarde. Antena 2,4 GHz yang ditempatkan pada braket logam kehilangan jangkauan lebih jauh daripada yang dapat dipulihkan oleh pengaturan driver mana pun.

• Jika penutupnya terbuat dari logam, pindahkan antena ke luar dan gunakan kuncir IPEX-ke-SMA — lalu perhitungkan kehilangan kabel dan konektor saat Anda menghitung anggaran tautan.

• Validasi dengan enklosur sebenarnya, bukan dengan modul di bangku cadangan. Pengujian radiasi dengan plastik akhir, perutean baterai dan kabel adalah satu-satunya pengukuran yang penting.

Daya pancar yang dihantarkan dikalibrasi per laju, sehingga kinerja pancaran efektif bergantung pada antena dan juga modul. Harapkan 17 dBm pada 802.11b dan 802.11g 6 Mbps, dan 14–15 dBm pada tingkat throughput tinggi MCS7 di mana EVM membatasi output yang dapat digunakan:

Mengirimkan daya pada bantalan antena, dari spesifikasi resmi. Sensitivitas untuk referensi: -92 dBm (11b 1 Mbps) dan -66 dBm (HT40 MCS7) pada BL-R8723BT1 ; -93 dBm dan -66 dBm pada BL-M8723CS1.

Jaga agar umpan tetap pendek dan bersih dari logam, baterai, dan kaleng pelindung; tambahkan hilangnya kuncir ke anggaran tautan ketika antena berada di luar penutup logam.

5. Rancang hidup berdampingan ke dalam aplikasi, bukan ke dalam harapan

Modul kombo 2,4 GHz memiliki satu radio yang digunakan bersama antara WLAN dan Bluetooth. Pengemudi membagi waktu radio di antara keduanya, yang berfungsi dengan baik tetapi tidak gratis: di bawah beban bersamaan, throughput agregat WLAN turun dan latensi Bluetooth meningkat. Itu adalah perilaku normal dan diharapkan untuk arsitektur ini, bukan suatu cacat.

Apa yang harus dilakukan: tentukan profil lalu lintas sejak dini dan uji profil tersebut. Untuk streaming IPC 1080p saat ponsel menyediakan melalui BLE, ukur kehilangan frame dengan keduanya berjalan, bukan satu per satu. Untuk terminal POS, uji transaksi pembayaran saat pemindai BLE terhubung. Jika audio merupakan bagian dari produk, jaga agar tautan audio dan rencana saluran WLAN saling memperhatikan — saluran 1, 6, dan 11 dengan lebar 20 MHz memberikan lebih banyak ruang dibandingkan HT40.

Dua pilihan arsitektur mengurangi masalah sebelum firmware terlibat: gunakan BLE daripada Klasik jika kasus penggunaan memungkinkan (kejadian koneksi yang lebih pendek dan terjadwal), dan hindari menempatkan antena Wi-Fi dan Bluetooth di tempat yang sama jika desain mekanis memberi Anda pilihan.

6. Dapatkan pin kontrol dan tali tepat sebelum tata letak dibekukan

Di sinilah desain berbasis SDIO paling sering diputar ulang. Pada BL-M8723CS1, beberapa pin memiliki fungsi ganda dan satu pin membawa tali penyalaan:

• CHIP_EN (pin 35) adalah reset aktif-rendah dengan pull-up internal 100 kΩ ke VDD33. Biarkan dapat diakses atau drive dari host GPIO dengan penundaan penyalaan yang ditentukan; jangan biarkan mengapung di dekat rel peralihan.

• WL_DIS# (pin 12) menarik fungsi WLAN ke bawah dan menonaktifkan antarmuka SDIO saat digerakkan rendah — berguna untuk keadaan radio-off yang keras. BT_DIS# (pin 34) melakukan hal yang sama untuk Bluetooth. Perhatikan interaksi yang ditandai pada lembar data: ini juga menjelaskan status penyetelan ulang seluruh chip saat kedua pin dilepas, jadi arahkan pin ini dari host alih-alih mengikat salah satu pin secara permanen.

• GPIO1 (pin 25) adalah pin tali, yang ditarik secara internal sebesar 100 kΩ, dan tidak boleh ditarik tinggi selama penyalaan. Jika host Anda menjalankan jaring ini, pertahankan Z tinggi hingga modul melakukan booting — pengalih level atau pull-up eksternal di sini akan menghasilkan kegagalan booting terputus-putus yang sangat sulit dilacak.

• LPO (pin 24) dapat menggunakan clock 32 kHz atau RTC eksternal untuk pengaturan waktu berdaya rendah yang akurat; ini digunakan bersama dengan GPIO6 dan output UART RTS berkecepatan tinggi, jadi putuskan sejak awal fungsi mana yang Anda perlukan.

• Pin 41 terhubung secara internal ke pin ground lainnya, sehingga dapat dibiarkan tidak terhubung atau digunakan untuk UART_CTS di sirkuit aplikasi Anda tanpa mempengaruhi pengoperasian normal — berguna ketika tapak 44-pin harus sesuai dengan array pad yang ada.

Modul USB lebih sederhana: input jam berdaya rendah 32,768 kHz pada pin 4, ditambah pasangan DEVICE_WAKE_HOST dan HOST_WAKE_DEVICE yang digunakan untuk bangun jarak jauh. Jika produk Anda bergantung pada pengaktifan yang dimulai oleh host dari penangguhan, sambungkan keduanya dan konfirmasikan polaritas yang diharapkan oleh pengemudi Anda.

Rails dulu, lalu lepaskan CHIP_EN, lalu biarkan host menghitungnya. Pertahankan GPIO1 Z tinggi saat dihidupkan.

7. Sesuaikan jangkauan pengoperasian dengan enklosur, bukan dengan ruangan

BL-M8723CS1 memiliki rating -20 °C hingga +70 °C; BL-R8723BT1 memiliki rating -10 °C hingga +70 °C. Keduanya ditentukan untuk 10–95% RH non-kondensasi. Perbedaan 10 °C adalah salah satu spesifikasi yang paling sering mendiskualifikasi pilihan yang benar: kamera dasbor yang dipasang di kaca depan di pasar beriklim dingin akan melihat suhu di bawah -10 °C, dan varian USB berada di luar kisaran nilai di sana — penyedot debu robot atau terminal POS dalam ruangan tidak akan pernah ada.

Batas atas patut mendapat penghormatan yang sama. Wadah kamera IP yang tertutup rapat di bawah sinar matahari langsung, atau dekoder yang ditumpuk di bawah TV, dapat mendorong suhu sekitar jauh di atas 40 °C. Ukur suhu udara di modul, bukan suhu ruangan, dan turunkan desain termal Anda ke langit-langit 70 °C dengan margin daripada mendesainnya.

8. Mengunci ruang lingkup produksi, penyimpanan, dan sertifikasi

Tiga item yang muncul terlambat dalam spesifikasi dan menimbulkan kejutan di akhir:

Mengalir ulang. Kedua modul menentukan puncak maksimum 250 °C dan tidak lebih dari dua lintasan reflow. Lintasan ketiga — umum terjadi ketika papan dikerjakan ulang atau langkah perakitan kedua ditambahkan — berada di luar spesifikasi, dan mode kegagalan muncul sebagai tautan marginal RF atau BLE beberapa bulan kemudian, bukan pada pengujian.

Penyimpanan dan penanganan. BL-R8723BT1 menetapkan rentang penyimpanan -45 °C hingga +85 °C, jangka waktu 12 bulan sejak pengemasan vakum, dan jangka waktu 72 jam setelah kantong dibuka. Jika indikator kelembapan berubah warna, panggang pada suhu 60 °C selama 24 jam satu kali sebelum menyolder. Kedua modul merupakan perangkat sensitif terhadap ESD dan memerlukan tindakan pencegahan penanganan standar.

Sertifikasi. Cakupan RF dan EMC bergantung pada pasar tempat Anda mengirim, dan pada lingkup host — sertifikat modul tidak secara otomatis mencakup produk jadi. Hubungi kami untuk mendapatkan laporan pengujian terkini untuk model dan pasar tertentu, dan mencocokkan laporan tersebut dengan firmware dan konfigurasi antena yang tepat yang digunakan dalam produksi. Persyaratan domestik dan ekspor dapat berbeda.

Tabel pilihan berdampingan

Ringkasan dari dokumen spesifikasi resmi kami, tersedia berdasarkan permintaan.

Cakupan pengemudi dan platform

Kedua modul dibangun di atas silikon Realtek dengan dukungan driver vendor untuk Linux dan Android, yang merupakan desain yang dikirimkan oleh sebagian besar IPC, POS, dan peralatan. Varian USB juga membawa dukungan Windows, berguna untuk produk periferal dan bergaya dongle. Sebelum Anda menerapkan versi kernel, konfirmasikan paket driver yang tepat dengan tim FAE kami — kesiapan driver, bukan kinerja RF, biasanya yang menentukan jadwal.

Dukungan apa yang dapat Anda harapkan sebelum dan sesudah kemenangan desain

• Modul standar dalam jumlah sampel, ditambah dokumen spesifikasi resmi, definisi pin, dan skema referensi berdasarkan permintaan.

• Tinjauan tata letak perutean SDIO atau USB, penahan antena, dan pohon daya sebelum Anda melepaskan papan.

• Pengembangan modul khusus pada kedua chip: modifikasi pin-out, pengubahan ukuran tapak, opsi antena (keramik on-board, konektor IPEX, half-pad), dan penyetelan parameter firmware.

• Dukungan dokumentasi untuk jalur sertifikasi yang Anda rencanakan.

Jika proyek Anda masih dalam tahap arsitektur, kami Ikhtisar platform RTL8723BU-CG dan RTL8723CS-CG mencakup perbedaan tingkat chip, kasus aplikasi produksi massal, dan cakupan pengembangan khusus; itu Portofolio modul Wi-Fi 2,4 GHz mencantumkan opsi lain yang kompatibel dengan pin di kelas ini.

Pertanyaan Umum

Langkah selanjutnya

Kirimkan halaman skema dan batasan mekanis Anda kepada kami — lokasi antena, bahan penutup, antarmuka host, dan jangkauan pengoperasian target — dan tim aplikasi kami akan mengembalikan penilaian kesesuaian untuk modul mana pun, termasuk perubahan tingkat pin yang diperlukan untuk tata letak Anda. Minta sampel, lembar data, dan tinjauan tata letak.

Semua data kinerja dalam artikel ini adalah nilai tipikal untuk referensi. Dokumen spesifikasi lengkap, laporan pengujian, dan sumber daya desain tersedia berdasarkan permintaan.