跳到主要内容

Neardi Wi-Fi 硬件设计指南

1 文件说明

本文档适用于临滴 1T1R2T2R 模块硬件设计参考,模块总线接口类型包括 USB2.0USB3.0SDIO3.0PCIE2.0

模块支持 WIFIBT 共享天线。

1T1R 模块 2.4G 最大带宽 40MHz,5G 最大带宽 80MHz,2.4G 和 5G 不能同时工。

2T2R 模块 2.4G 最大带宽 40MHz,5G 最大带宽 80MHz,支持双频并发,蓝牙天线与 WIFI RF1端口共享天线。

模块的蓝牙数据默认走 USB/SDIO/PCIE 总线,可以不用 UART/PCM 接口。

2 模块电源特性及设计要求

2.1 SVbat上电爬升时间

对于 Vbat 3.3V 的爬升时间 (0.33V~2.97V) 要求大于 200us,同时芯片下电稳定时间 (PowerDown Settle time) 需要大于 200ms,即电源下电到 0.4V 以下,需要待 200ms 后才能重新给芯片上电。

Vbat 3.3V 爬升与下电时间示意图

2.2 模块复位时间及电压

CHIPEN 低电平范围 00.4V,高电平范围 1.623.3V;CHIPEN 拉低到有效低电平的时间大于 200ms,这是为了使芯片内的储能电容可以被彻底的放电。

CHIPEN 电压与复位时序示意图

2.3 芯片工作电流

Wi‑Fi 在工作时发射和接收交替进行,主电源上工作电流波形如下图所示。给芯片供电的 3.3V 的电源转换器要能提供足够的恒定电流并拥有良好的瞬态响应能力。

Wi‑Fi 发射/接收电流波形

典型工作电流发生在 Wi‑Fi 单路(1x1)或双路(2x2)发射时,最大工作电流发生在开机校准时。1x1 与 2x2 芯片的工作的典型工作电流与最大工作电流值有差别。1x1 芯片典型的工作电流 500mA,最大的工作电流 1000mA;2x2 芯片典型的工作电流 1000mA,最大的工作电流 1800mA。

1x1/2x2 典型与最大工作电流

2.4 3.3V DCDC选择

建议使用单独的 DC‑DC 给 Wi‑Fi 模块供电。Wi‑Fi 在 TX 和 TX/RX 切换时,在电源轨道上会引起纹波和电压跌落,如果系统中的其它模块需要与 Wi‑Fi 共享电源,需要仔细确认其它模块能否忍受该纹波和电压跌落。

在不同的工作模式下,当 Wi‑Fi 连续传输时,3.3V 电源转换必须能够提供 1.8A 以上的电流,并且具有快速瞬态响应(当瞬态电流变化率为 80mA/μs 时,压降小于 100mV)。

如果 DC‑DC 提供了 Switch Current Limit 的设置,需要将限流设置为最大工作电流的 1.5 倍。

3.3V DC‑DC 供电设计要求

2.5 VDDIO设计要求

SymbolDescriptionMinTypeMaxUnit
VDDIODigital I/O Voltage1.621.81.92V
33.33.6V
Supply Current--150mA

3 总线接口设计

3.1 SDIO接口

‑ 关键信号:VbatVDDIOSDIOChipEnWL_WAKE_HOSTHOST_WK_WL ‑ 如果不需要唤醒功能,两个唤醒信号可以悬空。

SDIO 接口关键连接示意图

SDIO 走线要有完整的参考地平面,避免信号干扰,CLK 信号线左右包地处理。 ‑ SDIO 总线做单端 50 ohm 阻抗控制。 ‑ SDIO D0/D1/D2/D3/CMDCLK 为参考做等长控制,等长控制在 40 mil 以内。 ‑ SDIO 总线焊盘区域,将 L2 层挖空,参考 L3 层。

SDIO 走线参考与阻抗控制

‑ SDIO 总线上建议预留串电阻和上拉电阻,CLK 预留下地电容,便于调试信号质量。

SDIO 串联电阻与上拉、电容预留

3.2 USB接口

‑ 关键信号:VbatVDDIOUSB2.0 DP/DMUSB3.0 TX/RXChipEn

2T2R 模块有一个 Boot 管脚,用来设置启动状态;Boot 悬空时默认是从 USB2.0 总线加载启动,Boot 下拉时从 USB3.0 启动。

USB 启动 Boot 管脚示意图

1T1R 模块仅支持 USB2.02T2R 模块支持 USB2.0/USB3.0

USB2.0 DP/DM 阻抗控制差分 90+/-9 ohm,差分等长控制 10 mil 以内。 ‑ USB3.0 TX/RX 差分对的走线控制 90+/-9 ohm,对内等长控制 5 mil 以内。 ‑ USB3.0 TX/RX 信号换层过孔数量小于 2 个。 ‑ USB3.0 RX 需要串联 100nF 电容,建议 0201 封装。 ‑ USB3.0 TX/RX 邮票孔焊盘投影区域做净空一层处理。

USB3.0 差分走线示例(一)

USB3.0 差分走线示例(二)

3.3 PCIE 接口

‑ 关键信号:VbatVDDIOPCIE TX/RXRSTCLKREQWakeChipEn

PCIe 接口关键连接示意图

PCIe TX/RX 差分对的走线控制 90+/-9 ohm 差分阻抗;差分对内等长小于 5 mil。 ‑ PCIe TX/RX 信号换层过孔数量小于 2 个。 ‑ PCIe RX 串联电容要求 100nF,建议 0201 封装。 ‑ PCIe REFCLK 差分走线控制 100+/-10 ohm 差分阻抗,差分等长控制 10 mil 以内。 ‑ PCIe TX/RX 邮票孔焊盘区域投影区域做净空一层处理。

PCIe 差分走线与 REFCLK 参考

‑ 模块下方完整铺地,尽量多加地孔,利用底板散热。

模块底部完整铺地与导热

4 RF走线处理

4.1 模块RF走线及端口焊盘处理

‑ RF 射频走线按 50 ohm 阻抗控制,线宽大于 8 mil,阻抗线两边加地孔。 ‑ RF 走线尽可能短,走线不要产生线头,不要打孔,以减小损耗。 ‑ Wi‑Fi 模块与 IPEX 或者 SMA 连接器放在同一面,RF 走线要平滑,用弧形线进行转向。 ‑ 以 4 层板为例,Wi‑Fi 模块 RF 焊盘下面 L2、L3 净空,留 L4 作为参考地。

RF 焊盘 L2/L3 净空,L4 参考地

RF 走线弧形转向示例

4.2 匹配电路处理

‑ 建议用 0201 封装器件,如果用到 0402 以上封装,元件焊盘下面 L2、L3 净空,留 L4 作为参考地。

RF 匹配网络示例

4.3 IPEX及SMA天线座处理

‑ IPEX 座焊盘下面 L1、L2、L3 净空,留 L4 作为参考地。 ‑ SMA 天线座馈点焊盘每层周边净空,净空距离大于 40 mil。

IPEX 焊盘各层净空示意图

SMA 馈点焊盘各层净空示意图