• 欢迎大家分享资料!前往留言板评论即可!

Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2

合宙 模组资料网 7个月前 (05-15) 122次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码
文章目录[隐藏]

Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2

目录

@[TOC]

1. 绪论

1.1. 模块简介

  Air720SG-Mini PCIe 模块是PCI Express Mini Card 1.2 标准接口LTE模块,本文档定义了 Air720SG-Mini PCIe 模块的功能,电气特性及机械细节,通过此文档的帮助,结合模块本身的应用手册和用户指导书,客户可以快速应用 Air720SG-Mini PCIe 模块于无线应用。

1.2. 应用场景

  Air720SG-Mini PCIe 模块是合宙通信推出的一款国内全网通 LTE Cat.4 Mini PCIe 模块,采用LTE 3GPP Rel.9技术,支持最大下行速率150Mbps 和最大上行速率50Mbps ,同时支持多种开发方式,如USB上网、标准AT、Lua脚本二次开发等,并可提供专业且及时的在线技术支持,欢迎登录 http://www.openluat.com 进一步了解。
  Air720SG-Mini PCIe 内置丰富的网络协议,集成多个工业标准接口,并支持多种驱动和软件功能(如Windows XP, Windows Vista, Windows 7/8/8.1/10 , Linux, Android等操作系统下的USB驱动等),极大地拓展了其在M2M领域的应用范围,如CPE、路由器、数据卡、平板电脑、车载、安防以及工业级PDA等。

2. 综述

2.1. 型号信息

  Air720SG-Mini PCIe模块产品采用国内全网通的CAT.4系列Air720SG模块,型号信息如下:
图表1:模块支持频段列表

型号Air720SGAir720SGA
WCDMAB1/B5/B8B1/B5/B8
LTE-FDDB1/B3/B5/B8B1/B3/B5/B8
LTE-TDDB34/B38/B39/B40/B41B34/B38/B39/B40/B41
主集接收YY
分集接收NY
备注国内4G全网通国内4G全网通

2.2. 主要性能

  下表描述了Air720SG-Mini PCIe模块的关键性能:
图表2:模块主要性能

特征说明
支持频段见表1模块型号信息介绍
发射功率• WCDMA:Class3(24dBm+1/-3dB)• LTE-TDD:Class3(23dBm+1/-3dB) • LTE-FDD:Class3(23dBm+-2dB)
供电• 供电电压:3.3V~4.3V,典型值3.3V
一般特性• 尺寸:30.0mm×51.0mm×3.6mm• 重量:约 9 克• 温度范围:-40°C ~ +85°C
功耗• 20uA @关机• 3mA @休眠,典型值
WCDMA 特性• 支持3GPP R8 DC-HSPA+    • 支持16-QAM,64-QAM and QPSK modulation    • 3GPP R6 CAT 6 HSUPA:最大上行速率 5.76Mbps    • 3GPP R8 CAT24 DC-HSPA+:最大下行速率 42Mbps
LTE特性• 最大支持non-CA CAT4     • 支持1.4 ~ 20MHz射频带宽    • • LTE-FDD:最大上行速率 50Mbps,最大下行速率 150Mbps    • LTE-TDD:最大上行速率 50Mbps,最大下行速率 150Mbps
灵敏度TDD B34: -98dBm (10M)    TDD B38: -99dBm (10M)    TDD B39: -99dBm (10M)    TDD B40: -99.5dBm (10M)    TDD B41: -99dBm (10M)    FDD B1: -99dBm    FDD B3: -99dBm    FDD B5: -100dBm    FDD B8: -99.5dBm    WCDMA B1: -110dBm    WCDMA B8: -109.5dBm
软件特性• USB 驱动:Windows XP, Windows Vista,Windows7/8.1/10,Linux/Android    • NDIS 驱动:Windows 7/8/8.1/10    • RIL 驱动:Android 4.x/5.x/6.x/7.x/8.x/9.x    • ECM 驱动:Linux 2.6/3.x/4.1~4.15
网路协议特性已支持TCP/UDP/PPP/FTP/HTTP/ NTP/PING /HTTPS /FTPS/MMS/CMUX/SSL • SMTP/SMTPS/ DTMF开发中
SIM卡接口• 支持USIM/SIM卡:1.8V/3V
USB接口• 1 个 USB 2.0 高速接口,数据传输速率最大到 480Mbps
UART接口• 用于AT命令和数据传输• 最大波特率921600bps,默认115200bps    • 支持硬件流控(CTS/RTS)
天线接口• 特性阻抗50欧姆
其他接口• RESET复位(低电平有效)• 1 个 NETLIGHT 接口(NET_STATUS )
RoHS• 所有器件完全符合RoHS标准
封装• 52个管脚,实际可用管脚详见第4节管脚图

3. 功能框图

• 一路USIM卡接口
• 一路USB2.0接口
• 一路UART接口(UART支持流控)
• 支持外部复位功能
• 一路LTE主集天线
• 一路LTE分集天线
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图1:Air720SG-Mini PCIe功能框图

4. 应用接口

  Air720SG-Mini PCIe 信号接口是标准的 Mini PCI Express 接口,使用52个金手指管脚,下图为Air720SG-Mini PCIe模块应用接口定义:
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图1:Air720SG-Mini PCIe 应用接口

图表1:Air720SG-Mini PCIe接口描述

管脚编号Mini PCI Express 标准管脚定义Air720SG-Mini PCIe管脚定义I/O管脚描述备注
1WAKE#WAKEUP_OUTO拉低唤醒AP具体功能参阅6.6 WAKEUP_OUT
23.3VauxVCC_3.3PI模块主电源VCC(VCC=3.3V~4.3V)电压低于3.3V时射频指标会恶化
3COEX1U_BOOTI在开机之前上拉到VDD_EXT(1.8V),模块会强行进入 USB 下载模式1.8V电压域,不用则悬空
4GNDGNDGND模块地
5COEX2NC
61.5VNC
7CLKREQ#NC
8UIM_PWRUSIM_VCCPUSIM卡供电模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡
9GNDGNDGND模块地
10UIM_DATAUSIM_DATAI/OUSIM卡数据线
11REFCLK-VDD_EXTPO输出1.8V如果使用这个管脚给外部供电,负载电流不要超过50mA,不用则悬空
12UIM_CLKUSIM_CLKOUSIM卡时钟线
13REFCLK+NC
14UIM_RESETUSIM_RSTOUSIM卡复位线
15GNDGNDGND模块地
16UIM_VPPNC
17RESERVEDNC
18GNDGNDGND模块地
19RESERVEDWAKEUP_INI低电平唤醒模块1.8V电压域
20W_DISABLE#W_DISABLE#I低电平使能模块进入飞行模式兼容1.8、2.8、3.3V电平
21GNDGNDGND模块地
22PERST#RESET_INI模块复位;内部上拉到VCC_3.31. VCC_3.3电压域2. 内部上拉,把管脚拉低1s以上模块复位
23PERn0UART_RXDI模块接收数据1.8V电压域
243.3VauxVCC_3.3PI模块主电源VCC(VCC=3.3V~4.3V)电压低于3.3V时射频指标会恶化
25PERp0UART_RTSO模块清除发送1.8V电压域
26GNDGNDGND模块地
27GNDGNDGND模块地
281.5VUART_CTSIDTE请求发送数据给模块1.8V电压域
29GNDGNDGND模块地
30SMB_CLKNC
31PETn0UART_TXDO模块发送数据
32SMB_DATAWAKEUP_OUTO开漏输出不用则悬空
33PETp0RESET_INI模块复位;内部上拉到VCC_3.31. VCC_3.3电压域2. 内部上拉,把管脚拉低1s以上模块复位
34GNDGNDGND模块地
35GNDGNDGND模块地
36USB_D-USB_DNIOUSB差分数据-90欧姆差分阻抗控制
37GNDGNDGND模块地
38USB_D+USB_DPIOUSB差分数据+90欧姆差分阻抗控制
393.3VauxVCC_3.3PI模块主电源VCC(VCC=3.3V~4.3V)电压低于3.3V时射频指标会恶化
40GNDGNDGND模块地
413.3VauxVCC_3.3PI模块主电源VCC(VCC=3.3V~4.3V)电压低于3.3V时射频指标会恶化
42LED_WWAN#LED_WWAN#O网络状态指示
43GNDGNDGND模块地
44LED_WLAN#NC
45RESERVEDNC
46LED_WPAN#NC
47RESERVEDNC
481.5VNC
49RESERVEDNC
50GNDGNDGND模块地
51RESERVEDNC
523.3VauxVCC_3.3PI模块主电源VCC(VCC=3.3V~4.3V)电压低于3.3V时射频指标会恶化

5. 工作模式

  下表简要的叙述了Air720SG-Mini PCIe模块的各种工作模式。
图表1:工作模式

模式功能
正常工作SLEEP模式在模块没有任何任务处理则会自动进入睡眠模式。睡眠模式下,模块的功耗会降到非常低,但模块仍然能够收发数据、短消息和来电。
正常工作IDLE模式软件正常运行。模块注册上网络,没有数据,语音和短信交互。
正常工作TALK/Data模式连接正常工作。有数据或者语音或者短信交互。此模式下,模块功耗取决于环境信号的强弱,动态DTX控制以及射频工作频率。
关机模式此模式下PMU停止给基带和射频供电,软件停止工作,串口不通,但VCC_3.3管脚依然通电
最少功能模式(保持供电电压)此模式下,射频和SIM卡都不工作,但是串口仍然可以访问
飞行模式AT+CFUN=4可以将模块设置为飞行模式,此模式下模块射频不工作

5.1. 上电开机与复位功能

5.1.1.上电开机

  Air720SG-Mini PCIe模块开机脚设计为低电平状态,可实现上电自动开机功能。需要注意,模块不支持关机,只要VCC_3.3管脚的电压大于开机电压,即使软件调用关机接口,模块仍然会再开机起来。另外,在此模式下,要想成功开机起来VCC_3.3管脚电压必须大于软件设定的开机电压值(3.3V),如果不满足,模块会关闭,就会出现反复开关机的情况。

5.1.2.复位功能

  RESET_IN引脚可用于使模块复位。拉低 RESET_IN 引脚150ms以上可使模块复位。

5.2. 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。

5.2.1.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=”命令来设置。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。

5.2.2.睡眠模式(慢时钟模式)

  以下描述均针对标准AT版本,关于LUA版本的睡眠管理看wiki.openluat.com的介绍。
串口应用下支持两种睡眠模式:
 睡眠模式1:通过WAKEUP_IN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
(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WAKEUP_IN脚拉高,模块会进入睡眠模式1
  模块退出睡眠:
 拉低WAKEUP_IN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
(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

6. UART串口定义

  Air720SG-Mini PCIe模块提供了通用异步收发器:串口UART。模块支持自适应波特率,自适应波特率支持范围9600bps到115200bps。

6.1. 串口描述

UART串口
 • UART_TXD:发送数据到DTE设备的RXD端
 • UART_RXD:从DTE设备TXD端接收数据
 • UART_RTS:清除发送
 • UART_CTS:DTE请求发送数据给DCE
  在默认情况下,模块的硬件流控是关闭的。当客户需要硬件流控时,管脚RTS,CTS必须连接到客户端,AT命令“AT+IFC=2,2”可以用来打开硬件流控。AT命令“AT+IFC=0,0”可以用来关闭流控。具体请参考《AirM2M无线模块AT命令手册》。
图表1:串口管脚定义

名称管脚作用
UART_TXD31串口发送数据
UART_RXD23串口接收数据
UART_RTS25清除发送
UART_CTS28DTE请求发送数据给DCE

6.2. 串口特点

• 包括数据线TXD和RXD,硬件流控控制线RTS和CTS。
• 8个数据位,无奇偶校验,一个停止位。
• 硬件流控默认关闭。
• 用以AT命令传送,数传等。
• 支持波特率如下:1200,2400,4800,9600,14400,19200,28800,38400,57600,115200,230400,460800,921600bps
• AT指令版本默认情况下模块是自适应波特率(AT+IPR=0),在自适应波特率模式下,开机后初始化信息(开头是“RDY”)不会回发给主控机。在模块开机2-3秒后,可以给模块发送AT命令。主控机需首先发送“AT”字符给模块来训练主控机的波特率,此时模块会上报初始化信息,表明训练成功。用户可以发送一个“AT+IPR=x :&W”命令给模块(x是波特率,比如9600),此命令的作用是设置一个固定的波特率并保存,在完成这些配置之后,每次模块开机以后,会自动串口返回URC初始化信息(开头是“RDY”)。
为了更好的使用自适应波特率功能,以下的使用条件需要注意:
 模块和上位机之间同步:
 自适应波特率功能开启情况下,当模块上电,在发送“AT”字符前最好等待 2~3秒钟。当模块上报开机初始化信息,表明波特率训练成功,和上位机完成了同步。
 在自适应波特率模式下,主控器如果需要开机信息,必须首先进行同步。否则开机初始化信息将不会上报。
 自适应波特率操作配置:
• 串口配置为8位数据位,无奇偶校验位,1位停止位(出厂配置)
• 模块开机时只有字符串“AT”可以训练波特率。(“at”、“At”或者“aT”无法被识别)
• 波特率训练成功后,可以识别大写、小写或大小写组合的AT命令。
• 自适应波特率模式下,如果模块开机没有先同步,如“RDY”,“+CFUN: 1”和“+CPIN: READY”这样的URC信息将不会上报。
• 在自适应波特率模式下,不推荐切换到软件多路复用模式。

6.3. 串口通信

6.3.1.串口连接方式

主串口的连接方式较为灵活,如下是两种常用的连接方式。
 (1)三线制的串口请参考如下的连接方式:
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图1:串口三线制连接方式示意图
 (2)带流控的串口连接请参考如下电路连接,此连接方式可提高大数据量传输的可靠性,防止数据丢失。
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图2:带流控的串口连接方式示意图

6.3.2.串口电压转换

  Air720SG-Mini PCIe模块UART的电平是1.8V的,如果要和3.3V/5V 的MCU通信,必须外加电平转换电路:
  电平转换电路如下:
  VDD_EXT是模块输出的I/O电平电压,VDD_MCU是客户端的I/O电平电压,D2 选低导通压降的肖特基二极管。电平转换也可以通过外加电平转换芯片来实现。
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图3:电平转换电路

6.4. USB接口

  Air720SG-Mini PCIe模块的USB符合USB2.0规范,支持高速(480Mbps)和全速(12Mbps)模式。该接口可用于AT命令传送,数据传输,软件调试和软件升级。
图表2:USB管脚定义

|名称 |管脚 |作用 |
| ———— | ———— | ———— |
|USB_DP |38 |USB差分数据正,需90欧姆差分阻抗 |
|USB_DM |36 |USB差分数据负,需90欧姆差分阻抗 |
|GND |GND |地 |
 USB接口参考设计电路如下:
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图4:USB接口参考设计

6.5. SIM卡接口

6.5.1.SIM卡接口定义

 SIM卡接口支持ETSI和IMT-2000卡,支持1.8V和3.0V USIM卡。
下表介绍了SIM的接口管脚定义。
图表3:SIM卡接口管脚定义

管脚名管脚号作用
USIM_VDD8USIM卡供电电源。自动侦测SIM卡工作电压。精度3.0V±10%和1.8V±10%。最大供电电流10mA。
USIM_RST_N14USIM卡复位脚
USIM_DATA10USIM卡数据线
USIM_CLK12USIM卡时钟线
USIM_GND18

6.5.2.接口应用电路

Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图5:SIM卡接口参考设计

6.6. WAKEUP_OUT

|管脚名 |管脚号 |作用 |
| ———— | ———— | ———— |
|WAKEUP_OUT |1 |唤醒AP |
图表4:WAKEUP_OUT信号动作

|状态 |WAKEUP_OUT应答 |
| ———— | ———— |
|待机 |高电平 |
|语音呼叫 |变为低电平,之后:    (1) 通话建立时变为高电平    (2) 使用AT命令 ATH挂断语音,WAKEUP_OUT变为高电平    (3) 呼叫方挂断,WAKEUP_OUT首先变为高电平,然后拉为低电平持续 120ms,收到自动回复 URC信息 “NO CARRIER”,之后再变为高电平    (4) 收到短信时变为高电平 |
|数据传输 |变为低电平,之后:    (1) 数据连接建立时变为高电平    (2) 使用AT命令 ATH挂断数据连接,WAKEUP_OUT变为高电平    (3) 呼叫方挂断,WAKEUP_OUT首先变为高电平,然后拉为低电平持续 120ms,收到自动回复 URC信息 “NO CARRIER”,之后再变为高电平    (4) 收到短信时变为高电平 |
|短信 |当收到新的短信,WAKEUP_OUT变为低电平,持续 120ms,再变为高电平 |
|URC |某些 URC信息可以触发WAKEUP_OUT拉低 120ms |
  如果模块用作主叫方,WAKEUP_OUT会保持高电平,收到URC信息或者短信时除外。而模块用作被叫方时,WAKEUP_OUT的时序如下所示:
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图6:语音呼叫时模块用作被叫方 WAKEUP_OUT时序
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图7:数据呼叫时模块用作被叫方WAKEUP_OUT时序
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图8:模块主叫时WAKEUP_OUT时序
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图9:收到URC信息或者短信时WAKEUP_OUT时序

6.7. 网络状态指示

  Air720SG-Mini PCIe模块使用第42脚信号来指示网络的运行状态。如下两表分别描述了管脚定义和不同网络状态下的逻辑电平变化:
图表5:网络指示管脚定义

|管脚名 |管脚号 |作用 |
| ———— | ———— | ———— |
|LED_WWAN# |42 |指示模块的网络运行状态 |
图表6:网络指示管脚的工作状态

|管脚工作状态 |网络状态 |
| ———— | ———— |
|亮0.2秒,灭1.8秒 |搜网状态 |
|亮1.8秒,灭0.2秒 |待机 |
|亮0.125秒,灭0.125秒 |数据传输状态注意:该状态提示仅限于PPP拨号成功或者AT指令主动激活PDP成功,RNDIS联网成功 |
 驱动电路参考如下:
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图10:LED_WWAN# 参考电路

7. 天线接口定义

  Air720SG-Mini PCIe模块支持LTE射频接口与DIV分集射频接口两种方式,本章将描述射频接口的基本信息与电气特性。

7.1. 天线接口

Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2

7.2. 接口机械尺寸

射频座采用331.25mm规格,图示如下:
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图2:射频接口机械尺寸图
  如果模块使用 RF 连接器连接方式连接,推荐使用Hirose的 UF.L-R-SMT 连接器。下图显示了 RF 连接座尺寸,单位为 mm。
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图3:天线连接器选型

7.3. RF输出功率

图表1:RF传导功率

频段最大最小
WCDMA B1/B824dBm +1/-3dB<-50dBm
LTE FDD B1/B3/B5/B823dBm +-2dB<-44dBm
LTE TDD B34/B38/B39/B40/B4123dBm +-2dB<-42dBm

7.4. RF传导灵敏度

图表2:RF传导灵敏度

频段接收灵敏度
WCDMA B1< -111dBm
WCDMA B8< -109.5dBm
LTE FDD B1(10M)< -96.5dBm
LTE FDD B3(10M)< -97dBm
LTE FDD B5(10M)< -97dBm
LTE FDD B8(10M)< -96.5dBm
LTE TDD B34(10M)< -96dBm
LTE TDD B38(10M)< -96dBm
LTE TDD B39(10M)< -97dBm
LTE TDD B40(10M)< -96.5Bm
LTE TDD B41(10M)< -96dBm

8. 电器特性,可靠性,射频特性

8.1. 绝对最大值

 如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。
图表1:绝对最大值

参数最小最大单位
VCC_3.3V-0.34.3V
电源供电峰值电流02A
电源供电平均电流(TDMA一帧时间)00.7A
数字管脚处电压-0.3VDDIO+0.3V

8.2. 推荐工作条件

图表2:推荐工作条件

参数最小典型最大单位
VBAT3.33.34.3V

8.3. 工作温度

图表3:工作温度

温度最低典型最高单位
正常工作温度-352575
受限工作温度-40~-3575~85
存储温度-4590

8.4. 电源额定值

图表4:模块电源额度值

参数描述条件最小典型最大单位
VBAT供电电压电压必须在该范围之内,包括电压跌落,纹波和尖峰时3.33.34.3V
待机电流WCDMA DRX=6TBDmA
WCDMA DRX=9TBDmA
LTE DRX=5TBDmA
LTE DRX=9TBDmA
飞行模式AT+CFUN=4TBDmA
最小功能模式AT+CFUN=0TBDmA
WCDMA模式B1 HSDPATBDmA
B1 HSUPATBDmA
B8 HSDPATBDmA
B8 HSUPATBDmA
LTE模式B1TBDmA
B3TBDmA
B5TBDmA
B8TBDmA
B34TBDmA
B38TBDmA
B39TBDmA
B40TBDmA
B41TBDmA

9. 外形结构及包装

 本章描述Air720SG-Mini PCIe模块的机械尺寸以及包装信息,单位均为 mm。 其机械尺寸主要包括:

  Air720SG-Mini PCIe外形尺寸
  Mini PCI Express标准尺寸

9.1. Air720SG-MiniPCIe模块外形尺寸

Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图1:Air720SG-Mini PCIe 模块尺寸

9.2. MiniPCI Express标准外形尺寸

 Air720SG-Mini PCIe模块采用标准的 Mini PCI Express 接口。下图所示的是标准的 Mini PCI Express 卡的尺寸:
Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
图2:标准 MiniPCI Express卡尺寸
注:符合标准的 PCI Express MiniPCIe Card 连接器均可以与本模块配套使用。

9.3. 包装

 Air720SG-Mini PCIe模块采用托盘形式进行包装,每个托盘放置 35 片Air720SG-MiniPCIe 模块,最小包装内共包含 500 片模块。


转载请注明原文链接:Air720SGI模块硬件设计手册-V1.2
喜欢 (0)
发表我的评论
取消评论

表情 贴图 加粗 删除线 居中 斜体

Hi,您需要填写昵称和邮箱!

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址