CN214707696U - 集成5G和Wi-Fi的模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成5G和Wi‑Fi的模组。包括5G基带射频、WIFI6基带射频、具有双面板结构的电路板、射频通道、一个M2物理接口单元和一个电源管理模块。本实用新型能够解决当前方案存在的硬件成本高、数据通道带宽受限和第三方开发难度较大的问题。

Description

集成5G和Wi-Fi的模组

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种集成5G和Wi-Fi的模组。

背景技术

行业物联网应用需求日益增长，对无线接入带宽要求越来越高，同时对接入用户数量要求越来越大，需要对网络侧有大带宽接入，并提供大容量局域网覆盖，因此5G+WIFI6成为行业物联网应用解决方案的亮点之一。

由于设计复杂度和模块功耗过大等原因，当前技术方案基本都是将5G模块与WIFI模块进行分开设计，设计成5G和WIFI两个独立电路的方案，两模块间通过高速数据通道(USB/Mimi-PCIE等)进行数据交换，导致产品无线通信指标受限于数据传输通道能力。

当前采用的解决方案存在的缺陷是硬件成本高(两个独立模块都需要设计单独的电源管理电路和元器件)和数据通道带宽受限(受限于USB/Mimi-PCIE的通道带宽)，同时第三方开发难度较大(需要第三方进行两个模块的集成和数据通道对接调试工作)。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开一种集成5G和Wi-Fi的模组，能够解决当前方案存在的硬件成本高、数据通道带宽受限和第三方开发难度较大的问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

集成5G和Wi-Fi的模组，包括5G基带射频和WIFI6基带射频，还包括

具有双面板结构的电路板，用于集成所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频，所述5G基带射频位于所述具有双面板结构的电路板的一侧设置，所述WIFI6基带射频位于所述具有双面板结构的电路板的另一侧设置；

射频通道，用于所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频的数据交互，所述射频通道的一端连接所述5G基带射频，所述射频通道的另一端连接所述WIFI6基带射频；

一个M2物理接口单元，用于所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频分别和外部的数据交互，所述M2物理接口单元连接所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频；

一个电源管理模块，用于分别控制所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频电源，所述电源管理模块连接所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频。

优选的技术方案，所述具有双面板结构的电路板具有十层任意阶走线，所述十层任意阶走线用于提高所述具有双面板结构的电路板的密度。

优选的技术方案，在所述具有双面板结构的电路板，所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频分别位于所述具有双面板结构的电路板相对的两个对角设置。

优选的技术方案，所述射频通道包括8个SDIO接口和8个RGMII通道，所述SDIO接口和所述RGMII通道用于5G数据与WIFI数据交互。

优选的技术方案，在所述M2物理接口单元集成设置有动态开关闭射频单元，所述动态开关闭射频单元用于降低所述M2物理接口单元的功耗和发热。

优选的技术方案，在所述具有双面板结构的电路板设置有WLAN接口、LAN接口、USB2.0/3.0接口、Mini-PCIE2.0/3.0接口、UART接口和RJ45单元。

优选的技术方案，在所述具有双面板结构的电路板设置有集成设置的四个天线，所述天线包括3G射频天线、4G射频天线、5G射频天线和GPS天线。

优选的技术方案，在所述具有双面板结构的电路板的一侧设置有露铜区，所述露铜区用于散热接触传导热量扩散。

优选的技术方案，在所述具有双面板结构的电路板的另一侧设置有散热硅胶片，所述散热硅胶片连接有屏蔽罩，所述散热硅胶片用于将芯片表面的热量扩散到所述屏蔽罩表面。

本实用新型公开一种集成5G和Wi-Fi的模组，具有以下优点：

本专利解决方案是针对物联网行业应用场景进行创新性设计融合5G无线通信和WIFI通信集成为一体化推出的模组产品。采用高集成度硬件设计和智能化软硬件结合的散热算法解决方案，在广域网接入方面，支持5GSub6Ghz频段SA/NSA，同时支持3G和4G制式，符合3GPPRelease15标准；在局域网覆盖方面，支持802.11a/b/g/n/ac/ax等协议。提供丰富的对外接口，包括USB2.0/3.0、Mini-PCIE2.0/3.0、UART、GPIO、WLAN、LAN等丰富接口，提供2/4/6天线的灵活配置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中具有双面板结构的电路板的5G基带射频设计原理图；

图2是本实用新型实施例中具有双面板结构的电路板的WIFI6基带射频设计原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型实施例所述集成5G和Wi-Fi的模组，采用双面板结构设计，对外提供M.2物理接口，集成动态开关闭射频单元的智能化算法大大降低模组单元功耗和发热量，满足绝大部份对温度范围和尺寸有严格要求的应用场景需求。

模组的PCB电路图采用十层任意阶走线，双面布板的高密度设计方案，为了更换隔离5G与WIFI的射频信号，采用非对称的电路走线模式，即5G射频器件与WIFI的射频器件分别放置在正反面对角线，采用同一电源管理模块，分别控制5G单元和WIFI的电源控制，内部采用8个SDIO和8个RGMII通道进行5G数据与WIFI数据交互，数据通道带宽可以达到20Gbps以上，远远超过USB3.0和Mini-PCIE3.0的传输性能。

在数据对外接口方面，除了提供通用标准化的WLAN、LAN、USB2.0/3.0、Mini-PCIE2.0/3.0和UART等接口外，还创新性的将RJ45数据处理集成到模组中，便于第三方在针对RJ45网口通道设计时无需再额外增加RJ45芯片单元，大大降低了硬件设计工作量和成本。

天线设计方面，采用4天线高集成度方案，将3G/4G/5G射频天线与GPS天线集成一起，提供4*4MIMO高性能无线数据通信传输同时还实现了超小尺寸体积形态。

在降功耗方面，采用软硬件结合的解决方案，在散热方面模块底部增加了露铜区，露铜区是为了给散热接触传导热量扩散用的。在模块的正面增加了散热硅胶片将芯片表面的热量扩散到屏蔽罩表面，这样有利于将热量扩散到空气中，可以有效降低模组的工作温度，从而也间接降低模组的运行功耗。软件方面在传统的基础上硬件增加了控制电路通过节能优化算法软件来检测控制模块处于一种什么状态，需要发送上传下载数据时及时唤醒，不工作时及时进入睡眠。软件算法对模组状态的检测时间周期以ms为单位，可以准确并快速检测模组状态，在保证模组高性能运行情况下对模组的运行电流进行准确控制。

本创新性解决方案采用双面布板，5G通信单元和WIFI通信单元分别集成在一个PCB电路板上，采用众多数量SDIO和GPIO通道进行数据传输，解决了5G模块和WIFI模块通过USB或Mini-PCIE接口通信的带宽受限瓶颈，同时也节省了第三方开发难度和成本。

采用同一套电源管理和接口模块给5G和WIFI提供电源管理和多通道接口，也大大节省了模块单元成本，并简化了第三方开发的难度和硬件设计空间。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.集成5G和Wi-Fi的模组，包括5G基带射频和WIFI6基带射频，其特征在于：还包括

具有双面板结构的电路板，用于集成所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频，所述5G基带射频位于所述具有双面板结构的电路板的一侧设置，所述WIFI6基带射频位于所述具有双面板结构的电路板的另一侧设置；

射频通道，用于所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频的数据交互，所述射频通道的一端连接所述5G基带射频，所述射频通道的另一端连接所述WIFI6基带射频；

一个M2物理接口单元，用于所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频分别和外部的数据交互，所述M2物理接口单元连接所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频；

一个电源管理模块，用于分别控制所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频电源，所述电源管理模块连接所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频。

2.根据权利要求1所述的集成5G和Wi-Fi的模组，其特征在于：所述具有双面板结构的电路板具有十层任意阶走线，所述十层任意阶走线用于提高所述具有双面板结构的电路板的密度。

3.根据权利要求1所述的集成5G和Wi-Fi的模组，其特征在于：在所述具有双面板结构的电路板，所述5G基带射频和所述WIFI6基带射频分别位于所述具有双面板结构的电路板相对的两个对角设置。

4.根据权利要求1所述的集成5G和Wi-Fi的模组，其特征在于：所述射频通道包括8个SDIO接口和8个RGMII通道，所述SDIO接口和所述RGMII通道用于5G数据与WIFI数据交互。

5.根据权利要求1所述的集成5G和Wi-Fi的模组，其特征在于：在所述M2物理接口单元集成设置有动态开关闭射频单元，所述动态开关闭射频单元用于降低所述M2物理接口单元的功耗和发热。

6.根据权利要求1所述的集成5G和Wi-Fi的模组，其特征在于：在所述具有双面板结构的电路板设置有WLAN接口、LAN接口、USB2.0/3.0接口、Mini-PCIE2.0/3.0接口、UART接口和RJ45单元。

7.根据权利要求1所述的集成5G和Wi-Fi的模组，其特征在于：在所述具有双面板结构的电路板设置有集成设置的四个天线，所述天线包括3G射频天线、4G射频天线、5G射频天线和GPS天线。

8.根据权利要求1所述的集成5G和Wi-Fi的模组，其特征在于：在所述具有双面板结构的电路板的一侧设置有露铜区，所述露铜区用于散热接触传导热量扩散。

9.根据权利要求1或8任一所述的集成5G和Wi-Fi的模组，其特征在于：在所述具有双面板结构的电路板的另一侧设置有散热硅胶片，所述散热硅胶片连接有屏蔽罩，所述散热硅胶片用于将芯片表面的热量扩散到所述屏蔽罩表面。

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