第三篇：低功耗模组Air724UG硬件设计手册
今天我们分享最后一篇。
3.20 省电功能
根据系统需求，有两种方式可以使模块进入到低功耗的状态。对于AT版本使用“AT+CFUN”命令可以使模块 进入最少功能状态。
具体的功耗数据请查询 5.4 功耗 章节。
3.20.1 最少功能模式/飞行模式
最少功能模式可以将模块功能减少到最小程度，此模式可以通过发送“AT+CFUN=<fun>”命令来设置。<fun> 参数可以选择 0，1，4。
- 0：最少功能（关闭RF和SIM卡）；
- 1：全功能（默认）；
- 4：关闭RF发送和接收功能；
如果使用“AT+CFUN=0”将模块设置为最少功能模式，射频部分和 SIM 卡部分的功能将会关闭。而串口依然有效，但是与射频部分以及 SIM 卡部分相关的 AT 命令则不可用。
如果使用“AT+CFUN=4”设置模块，RF部分功能将会关闭，而串口依然有效。所有与RF部分相关的AT命令不 可用。
模块通过“AT+CFUN=0”或者“AT+CFUN=4”设置以后，可以通过“AT+CFUN=1”命令设置返回到全功能状态。
3.20.2 睡眠模式（慢时钟模式）
对于 LUAT 版本，模块开机默认启动自动睡眠控制，在系统空闲的情况下会自动进入睡眠模式， 可以通过定时器，IO 中断，网络消息中断，闹钟中断等来唤醒。
对于标准 AT 版本，对于睡眠模式的控制方法如下：
3.20.2.1 串口应用
串口应用下支持两种睡眠模式：
- 睡眠模式 1：通过 AP_WAKEUP_MODULE 管脚电平控制模块是否进入睡眠
- 睡眠模式 2：模块在串口空闲一段时间后自动进入睡眠
3.20.2.1.1 睡眠模式 1
开启条件：
发送 AT 指令 AT+CSCLK=1
模块进入睡眠：
控制 AP_WAKEUP_MODULE 脚拉高，模块会进入睡眠模式 1
模块退出睡眠：
拉低 AP_WAKEUP_MODULE 脚 50ms 以上，模块会退出睡眠模式可以接受 AT 指令模块在睡眠模式 1 时的软件功能：
不响应 AT 指令，但是收到数据/短信/来电会有 URC 上报
HOST 睡眠时，模块收到数据/短信/来电如何唤醒 HOST：
WAKEUP_OUT 信号
3.20.2.1.2 睡眠模式 2
开启条件：
发送 AT 指令 AT+CSLCK=2
模块进入睡眠：
串口空闲超过 AT+WAKETIM 配置的时间（默认 5s），模块自动进入睡眠模式 2
模块退出睡眠：
串口连续发送 AT 直到模块回应时即退出睡眠模式 2
模块在睡眠模式 2 时的软件功能：
不响应 AT 指令，但是收到数据/短信/来电会有 URC 上报
HOST 睡眠时，模块收到数据/短信/来电如何唤醒 HOST：
WAKEUP_OUT 信号
3.20.2.2 USB 应用
开启条件：
USB HOST 必须支持 USB suspend/resume
模块进入睡眠：
HOST 发起 USB suspend
模块退出睡眠：
HOST 发起 USB resume
HOST 睡眠时，模块收到数据/短信/来电如何唤醒 HOST：
WAKEUP_OUT 信号
3.21 模式切换汇总
表格 18：模式切换汇总
|
当前模式 |
下一模式 |
||
|
|
关机 |
正常模式 |
睡眠模式 |
|
关机 |
/ |
使用 PWRKEY 开机 |
/ |
|
正常模式 |
使用 PWRKEY 管脚，或 VBAT 电压低于关机电压 |
/ |
软件调用睡眠接口，AT 版本不做动作 30s 自动休眠 |
|
睡眠模式 |
使用 PWRKEY 管脚，或 VBAT 电压低于关机电压 |
GPIO 管脚中断、定时器、接收短信或网络数据 |
/ |
四、射频接口
天线接口管脚定义如下：
表格 19：RF_ANT 管脚定义
|
管脚名 |
序号 |
描述 |
|
LTE_ANT |
46 |
LTE 天线接口 |
|
BT/WiFi_ANT |
34 |
蓝牙/WiFi 共用天线接口 |
4.1 射频参考电路
图表 20：射频参考电路
注意：
- 连接到模块RF天线焊盘的RF走线必须使用微带线或者其他类型的 RF走线，阻抗必须控制在50欧姆左右。
- 在靠近天线的地方预留Π型匹配电路，两颗电容默认不贴片，电阻默认贴0欧姆，待天线厂调试好天线以 后再贴上实际调试的匹配电路；
4.2 RF 输出功率
表格 20：RF 传导功率
|
频段 |
最大 |
最小 |
|
LTE FDD B1/B3/B5/B8 |
23dBm +-2dB |
<-44dBm |
|
LTE TDD B34/38/B39/B40/B41 |
23dBm +-2dB |
<-42dBm |
4.3 RF 传导灵敏度
表格 21：RF 传导灵敏度
|
频段 |
接收灵敏度 |
|
LTE FDD B1(10M) |
< -99dBm |
|
LTE FDD B3(10M) |
< -99dBm |
|
LTE FDD B5(10M) |
< -100dBm |
|
LTE FDD B8(10M) |
< -99dBm |
|
LTE TDD B34(10M) |
< -99dBm |
|
LTE TDD B38(10M) |
< -99dBm |
|
LTE TDD B39(10M) |
< -99dBm |
|
LTE TDD B40(10M) |
< -99dBm |
|
LTE TDD B41(10M) |
< -99dBm |
4.4 工作频率
|
3GPP 频段 |
发送 |
接收 |
单位 |
|
LTE-FDD B1 |
1920~1980 |
2110~2170 |
MHz |
|
LTE-FDD B3 |
1710~1785 |
1805~1880 |
MHz |
|
LTE-FDD B5 |
824~849 |
869~894 |
MHz |
|
LTE-FDD B8 |
880~915 |
925~960 |
MHz |
|
LTE-TDD B34 |
2010~2025 |
2010~2025 |
MHz |
|
LTE-TDD B38 |
2570~2620 |
2570~2620 |
MHz |
|
LTE-TDD B39 |
1880~1920 |
1880~1920 |
MHz |
|
LTE-TDD B40 |
2300~2400 |
2300~2400 |
MHz |
|
LTE-TDD B41 |
2555~2655 |
2555~2655 |
MHz |
|
WIFI/BT |
2400-2483 |
2400-2483 |
MHz |
4.5 推荐RF 焊接方式
如果连接外置天线的射频连接器是通过焊接方式与模块相连的，请务必注意连接线的剥线方式及焊接方法， 尤其是地要焊接充分，请按照下图中正确的焊接方式进行操作，以避免因焊接不良引起线损增大。
图表 21：射频焊接方式建议
五、电器特性，可靠性，射频特性
5.1 绝对最大值
下表所示是模块数字、模拟管脚的电源供电电压电流最大耐受值。
表格 22：绝对最大值
|
参数 |
最小 |
最大 |
单位 |
|
VBAT |
-0.3 |
4.7 |
V |
|
VBUS |
-0.3 |
5.5 |
V |
|
电源供电峰值电流 |
0 |
1 |
A |
|
电源供电平均电流（TDMA一帧时间） |
0 |
0.7 |
A |
|
数字管脚处电压 |
-0.3 |
VDDIO+0.3 |
V |
|
模拟管脚处电压(ADC) |
-0.3 |
4.7 |
V |
5.2 推荐工作条件
表格 23：推荐工作条件
|
参数 |
最小 |
典型 |
最大 |
单位 |
|
VBAT |
3.3 |
3.8 |
4.3 |
V |
|
VBUS |
3.3 |
5.0 |
5.25 |
V |
5.3 工作温度
表格 24：工作温度
|
温度 |
最低 |
典型 |
最高 |
单位 |
|
正常工作温度 |
-35 |
25 |
75 |
℃ |
|
受限工作温度 |
-40~-35 |
|
75~85 |
℃ |
|
存储温度 |
-45 |
|
90 |
℃ |
5.4 功耗
5.4.1 模块工作电流
测试仪器：综测仪 R&S CMW500，程控电源 安捷伦 66319D
测试条件：VBAT=3.8V，环境温度 25℃，插入白卡，连接综测仪 CMW500
|
参数 |
测试条件 |
最小 |
典型 |
最大 |
单位 |
|
|
IVBAT |
漏电流 |
第一次上电 |
|
30 |
|
uA |
|
开机后关机（RTC 关闭） |
|
2 |
|
uA |
||
|
开机后关机（RTC 正常工作） |
|
220 |
|
uA |
||
|
待机电流 |
LTE-TDD Pagingcycle=128 |
|
1.78 |
|
mA |
|
|
LTE-FDD Pagingcycle=128 |
|
1.8 |
|
mA |
||
|
飞行模式 AT+CFUN=4 |
|
1.39 |
|
mA |
||
|
LTE-FDD B1 CH300 BW=10M LTE-FDD B3 CH1575 BW=10M |
TX power = 23dbm |
|
470 |
|
mA |
|
|
TX power = -42dbm |
|
151 |
|
mA |
||
|
TX power = 23dbm |
|
514 |
|
mA |
||
|
TX power = -42dbm |
|
152 |
|
mA |
||
|
LTE-FDD B5 CH2525 BW=10M |
TX power = 23dbm |
|
522 |
|
mA |
|
|
TX power = -42dbm |
|
138 |
|
mA |
||
|
LTE-FDD B8 CH3625 BW=10M LTE-TDD B34 CH36275 BW=10M |
TX power = 23dbm |
|
624 |
|
mA |
|
|
TX power = -42dbm |
|
138 |
|
mA |
||
|
TX power = 23dbm |
|
275 |
|
mA |
||
|
TX power = -42dbm |
|
115.4 |
|
mA |
||
5.4.2 实网模拟长连接功耗
测试仪器：程控电源 安捷伦 66319D
测试条件：VBAT=3.8V，环境温度 25℃
插入移动SIM 卡，实网注册频段：B40 实网信号强度（CESQ）：72
|
参数 |
测试条件 |
典型 |
单位 |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，1 分钟心跳间隔 （默认配置） |
7.79 |
mA |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，5 分钟心跳间隔 （默认配置） |
3.11 |
mA |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，1 分钟心跳间隔 （超低功耗 AT*RTIME=1） |
3.93 |
mA |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，5 分钟心跳间隔 （超低功耗 AT*RTIME=1） |
2.25 |
mA |
插入联通SIM 卡，实网注册频段：B1 实网信号强度（CESQ）：60
|
参数 |
测试条件 |
典型 |
单位 |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，1 分钟心跳间隔 （默认配置） |
7.62 |
mA |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，5 分钟心跳间隔 （默认配置） |
3.82 |
mA |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，1 分钟心跳间隔 （超低功耗 AT*RTIME=1） |
4.39 |
mA |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，5 分钟心跳间隔 （超低功耗 AT*RTIME=1） |
3.07 |
mA |
|
参数 |
测试条件 |
典型 |
单位 |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，1 分钟心跳间隔 （默认配置） |
8.33 |
mA |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，5 分钟心跳间隔 （默认配置） |
3.79 |
mA |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，1 分钟心跳间隔 （超低功耗 AT*RTIME=1） |
3.84 |
mA |
|
IVBAT |
TCP 连接，自动休眠，5 分钟心跳间隔 （超低功耗 AT*RTIME=1） |
2.03 |
mA |
插入电信SIM 卡，实网注册频段：B1 实网信号强度（CESQ）：62
5.5 静电防护
在模块应用中，由于人体静电，微电子间带电摩擦等产生的静电，通过各种途径放电给模块，可能会对模 块造成一定的损坏，所以 ESD保护必须要重视，不管是在生产组装、测试，研发等过程，尤其在产品设计中， 都应采取防 ESD保护措施。如电路设计在接口处或易受 ESD点增加 ESD保护，生产中带防ESD手套等。
下表为模块重点PIN脚的ESD耐受电压情况。
表格 25：ESD 性能参数（温度：25℃, 湿度：45%）
|
管脚名 |
接触放电 |
空气放电 |
|
VBAT,GND |
±5KV |
±10KV |
|
LTE_ANT |
±5KV |
±10KV |
|
Others |
±0.5KV |
±1KV |
六、模块尺寸图
该章节描述模块的机械尺寸以及客户使用该模块设计的推荐封装尺寸。
6.1 模块外形尺寸
图表 22：Air724UG 尺寸图（单位：毫米）
6.2 推荐PCB 封装
图表 23：正视图，Air724UG PCB 封装（单位：毫米）
注意：
- PCB 板上模块和其他元器件之间的间距建议至少 3mm；
七、存储和生产
7.1 存储
Air724UG以真空密封袋的形式出货。模块的存储需遵循如下条件：
环境温度低于40摄氏度，空气湿度小于90%情况下，模块可在真空密封袋中存放12个月。 当真空密封袋打开后，若满足以下条件，模块可直接进行回流焊或其它高温流程：
- 模块环境温度低于30摄氏度，空气湿度小于60%，工厂在72小时以内完成贴片。
- 空气湿度小于10%
若模块处于如下条件，需要在贴片前进行烘烤：
- 当环境温度为23摄氏度（允许上下5摄氏度的波动）时，湿度指示卡显示湿度大于10%
- 当真空密封袋打开后，模块环境温度低于30摄氏度，空气湿度小于60%，但工厂未能在72小时以内完成贴 片
- 当真空密封袋打开后，模块存储空气湿度大于10%
如果模块需要烘烤，请在 125 摄氏度下（允许上下 5 摄氏度的波动）烘烤 48 小时。
注意：模块的包装无法承受如此高温，在模块烘烤之前，请移除模块包装。如果只需要短时间的烘烤，请 参考 IPC/JEDECJ-STD-033 规范。
7.2 生产焊接
用印刷刮板在网板上印刷锡膏，使锡膏通过网板开口漏印到 PCB上，印刷刮板力度需调整合适，为保证模块印膏质量，Air724UG模块焊盘部分对应的钢网厚度应为 0.2mm。
图表 24：印膏图
为避免模块反复受热损伤，建议客户 PCB板第一面完成回流焊后再贴模块。推荐的炉温曲线图如下图所示：
图表 25：炉温曲线
|
术语 |
英文全称 |
中文全称 |
|
ADC |
Analog to Digital Converter |
模数转换器 |
|
bps |
Bits Per Second |
比特/秒 |
|
CTS |
Clear to Send |
清除发送 |
|
DFOTA |
Differential Firmware Over-the-Air |
无线差分固件升级 |
|
DTR |
Data Terminal Ready |
数据终端就绪 |
|
ESD |
Electro Static discharge |
静电放电 |
|
ESR |
Equivalent Series Resistance |
等效串联电阻 |
|
EVB |
Evaluation Board |
评估板 |
|
FDD |
Frequency Division Duplex |
频分双工 |
|
FTP |
File Transfer Protocol |
文件传输协议 |
|
FTPS |
FTP-over-SSL |
对常用的文件传输协议（FTP）添加传 输层安全（TLS）和安全套接层（SSL） 加密协议支持的扩展协议 |
|
GPIO |
General Purpose Input Output |
通用输入输出管脚 |
|
GPS |
Global Positioning System |
全球定位系统 |
|
HTTP |
Hypertext Transfer Protocol |
超文本传输协议 |
|
HTTPS |
Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer |
超文本传输安全协议 |
|
LCC |
Leadless Chip Carriers |
不带引脚的正方形封装 |
|
LGA |
Land Grid Array |
栅格阵列封装 |
|
LTE |
Long Term Evolution |
长期演进 |
|
MQTT |
Message Queuing Telemetry Transport |
消息队列遥测传输 |
|
MSL |
Moisture Sensitivity Levels |
湿度敏感等级 |
|
NITZ |
Network Identity and Time Zone |
网络标识和时区 |
|
NTP |
Network Time Protocol |
网络时间协议 |
八、术语缩写
表格 26：术语缩写
|
PA |
Power Amplifier |
功率放大器 |
|
PCB |
Printed Circuit Board |
印制电路板 |
|
PCM |
Pulse Code Modulation |
脉冲编码调制 |
|
PDU |
Protocol Data Unit |
协议数据单元 |
|
PMIC |
Power Management IC |
电源管理集成电路 |
|
PPP |
Point-to-Point Protocol |
点到点协议 |
|
RF |
Radio Frequency |
射频 |
|
RTS |
Require To Send |
请求发送 |
|
SMS |
Short Message Service |
短信 |
|
SSL |
Secure Sockets Layer |
安全套接层 |
|
TCP |
Transmission Control Protocol |
传输控制协议 |
|
TDD |
Time Division Duplexing |
时分双工 |
|
UART |
Universal Asynchronous Receiver & Transmitter |
通用异步收发机 |
|
UDP |
User Datagram Protocol |
用户数据报协议 |
|
UMTS |
Universal Mobile Telecommunications System |
通用移动通信系统 |
|
USB |
Universal Serial Bus |
通用串行总线 |
|
(U)SIM |
(Universal) Subscriber Identity Module |
（通用）用户身份识别模块 |
|
VSWR |
Voltage Standing Wave Ratio |
电压驻波比 |
以上就是本篇文章的全部内容。
浙公网安备 33010602011771号