3G模塊是指內(nèi)置在設(shè)備內(nèi)部的3G無線通信設(shè)備，按照內(nèi)置在不同的設(shè)備分為CE(消費(fèi)類)和M2M(工業(yè)類)兩種。3G無線路由器，也稱3G路由器，是基于第三代移動(dòng)通信技術(shù)的路由器。3G，即第三代移動(dòng)通信技術(shù)，它通過WCDMA(中國(guó)聯(lián)通3G制式)、CDMA2000(中國(guó)電信3G制式)、TD-SCDMA(中國(guó)移動(dòng)3G制式)或WIMAX網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)14.4Mbps，或是更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，其中前三種已經(jīng)在中國(guó)實(shí)現(xiàn)商用化。對(duì)應(yīng)于四種3G標(biāo)準(zhǔn)，3G路由器也被分成4種類型，支持相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在市面上的3G無線路由器基本都集中了前3種標(biāo)準(zhǔn)，只需換相應(yīng)的上網(wǎng)卡即可無線上網(wǎng)。工業(yè)3G路由器也是一種物聯(lián)網(wǎng)無線通信路由器，利用公用無線網(wǎng)絡(luò)為用戶提供無線長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸功能，主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的M2M行業(yè)，如智能電網(wǎng)、智能交通、智能家居、金融、移動(dòng)POS終端、供應(yīng)鏈自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化、智能建筑、消防、公共安全、環(huán)境保護(hù)、氣象、數(shù)字化醫(yī)療、遙感勘測(cè)、軍事、空間探索、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水務(wù)、煤礦、石化等領(lǐng)域。

內(nèi)置3G模塊：是指 內(nèi)置在設(shè)備內(nèi)部的3G無線通信設(shè)備，如：睿聯(lián)通信 IM506。內(nèi)置的3G模塊有B2B、SMT、 LGA等接口，價(jià)格大多在120元左右。內(nèi)置3G模塊又可以按照內(nèi)置在不同的設(shè)備分為CE(消費(fèi)類)和M2M(工業(yè)類)兩種。如：睿聯(lián)通信的IM506和IM606采用工業(yè)級(jí)的設(shè)計(jì)規(guī)范，是M2M類型的內(nèi)置3G模塊，有GPIO、UART、USB、PCM、Camera、I2C等豐富的外設(shè)接口，內(nèi)置嵌入式TCP/IP協(xié)議棧，支持FTP、SMTP、HTTP、MMS、語(yǔ)音通話和視頻通話功能;可廣泛應(yīng)用于平板、工業(yè)路由、車載導(dǎo)航、GPS定位跟蹤器、安防視頻監(jiān)控、智能家居系統(tǒng)等領(lǐng)域無線數(shù)據(jù)傳輸解決方案。

用戶對(duì)于自己所購(gòu)買的蜂窩電話一般有許多要求，長(zhǎng)通話時(shí)間和長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間顯然是其中最重要的兩項(xiàng)。盡管目前2G蜂窩電話可以通話幾個(gè)小時(shí)并待機(jī)好幾天，但新型2.5G和3G蜂窩產(chǎn)品卻不能做到這樣。事實(shí)上日本的早期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有些3G蜂窩電話用不到一小時(shí)就沒電了。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，解決這一問題的答案并不僅在于蜂窩電話設(shè)計(jì)的模擬部分或數(shù)字部分，要滿足最終用戶在功耗方面的要求，設(shè)計(jì)人員在開發(fā)下一代系統(tǒng)時(shí)必須有一個(gè)總體電源管理方案。

發(fā)送功率放大器對(duì)設(shè)計(jì)工程師來說是電源管理主要難點(diǎn)之一，這種功率放大器要求很高峰值電流，有時(shí)將近1安培，因此該部件消耗的手機(jī)電池能量比任何其它部件都多。在通常使用情況下，功率放大器消耗的電能幾乎要占電池總能量的一半。RF收發(fā)器不如功率放大器耗電多，但也會(huì)為設(shè)計(jì)人員帶來一些功率方面的問題。平均來說，收發(fā)器在發(fā)送或接收模式下消耗的電流介于50至100mA之間。除了功耗之外，收發(fā)器還為設(shè)計(jì)人員帶來另一個(gè)挑戰(zhàn)，即從蜂窩電話其它部件電源處收到的噪聲會(huì)極大地影響收發(fā)器的整體性能。因此設(shè)計(jì)人員必須隔離收發(fā)器的電源，以應(yīng)付可能出現(xiàn)的噪聲問題。包括音頻編解碼器、射頻編解碼器和電源控制功能的模擬基帶器件消耗的功率并不高，但也必須提供干凈的電源才能滿足手機(jī)性能要求。除了發(fā)送功率放大器之外，數(shù)字基帶器件消耗的功率最多，數(shù)字基帶IC的功耗理解起來比較復(fù)雜，因?yàn)檩^高處理器時(shí)鐘速度和晶圓工藝相關(guān)特性等導(dǎo)致很多此消彼長(zhǎng)的現(xiàn)象。一般來說，可實(shí)現(xiàn)高時(shí)鐘速度以滿足應(yīng)用要求的晶圓工藝，其關(guān)閉狀態(tài)泄漏電流相對(duì)較高，這將導(dǎo)致因邏輯開關(guān)而形成的有源功率部分，以及無論處理器是否開關(guān)都會(huì)消耗功率的泄漏部分。

我們從數(shù)字基帶部分開始。對(duì)于電池供電或低功耗設(shè)備，不同時(shí)期的數(shù)字信號(hào)處理器都提出過電源管理的要求，主要重點(diǎn)是降低有源功率，對(duì)CMOS技術(shù)來說就是信號(hào)轉(zhuǎn)換以及設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)電容充放電引起的功耗。減少這一動(dòng)態(tài)功耗部分而進(jìn)行的努力一直集中在時(shí)鐘控制上，因?yàn)闀r(shí)鐘是同步系統(tǒng)中主要的激勵(lì)源。將系統(tǒng)時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)分割成具有自動(dòng)軟件控制的單獨(dú)時(shí)鐘域一直是控制時(shí)鐘的有效途徑，如今新時(shí)鐘技術(shù)如動(dòng)態(tài)電源和頻率變換(DVFS)也用到了DSP系統(tǒng)中，可進(jìn)一步降低有源功耗。

DVFS允許某個(gè)模塊電路的工作電壓在系統(tǒng)面臨繁重處理任務(wù)時(shí)升高，從而使時(shí)鐘頻率和電壓暫時(shí)增高。它降低系統(tǒng)功耗的原理是，正常情況下系統(tǒng)電路工作在較低電壓和頻率模式，僅在進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時(shí)才轉(zhuǎn)到更快更高的功耗模式。但必須指出的是，技術(shù)發(fā)展而導(dǎo)致的主電源電壓不斷下降(從5伏到3.3伏再到1.8/1.5伏，現(xiàn)正走向1.2伏及更低)限制了DVFS在同步電路中真正發(fā)揮作用，因?yàn)榇藭r(shí)最低和最高工作電壓變得非常接近。基帶結(jié)構(gòu)的靜態(tài)功耗控制也引發(fā)了一些新的功率控制問題。因?yàn)楝F(xiàn)代CMOS技術(shù)中晶體管的靜態(tài)功耗大幅增加，特別是在支持高性能操作時(shí)，這主要是由于為滿足性能要求必須將幾何尺寸縮小并且犧牲晶體管閾值電壓，而該靜態(tài)部分(或稱泄漏電流)對(duì)電源電壓水平很敏感。微處理器的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功耗變化情況(使用高性能晶體管在最大電壓時(shí))。

現(xiàn)在還處于后期開發(fā)階段旨在減少泄漏電流影響的新技術(shù)采用了待機(jī)(或“睡眠”)系統(tǒng)狀態(tài)，這種功率狀態(tài)要么維持全部或部分系統(tǒng)狀態(tài)，要么完全關(guān)閉。在維持狀態(tài)時(shí)，可采用降低工作電壓的作法，但需要在存儲(chǔ)器和寄存器等功能中應(yīng)用一些特別的偏壓技術(shù);在狀態(tài)關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)必須關(guān)掉DSP中的模塊，通過電氣隔離這些模塊以確保它們不受系統(tǒng)其余部分操作的影響。功率泄漏還可作為一個(gè)指標(biāo)，限制針對(duì)某個(gè)功能所構(gòu)建的晶體管總數(shù)。不管是從靜態(tài)還是從動(dòng)態(tài)功耗的角度看，晶體管都不是沒有代價(jià)的，因此必須對(duì)模塊進(jìn)行優(yōu)化，盡可能采用最少數(shù)量的晶體管。無線模塊是一種集成了無線通信功能的電子模塊，通過無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通信的設(shè)備。無線模塊(RF wireless module)是數(shù)字?jǐn)?shù)傳電臺(tái)的模塊化產(chǎn)品，基于DSP技術(shù)和無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)高性能專業(yè)數(shù)據(jù)傳輸功能。以下是其核心特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景的詳細(xì)說明：

無線模塊是硬件設(shè)備中實(shí)現(xiàn)無線通信的核心組件，通過射頻信號(hào)(如Wi-Fi、藍(lán)牙、LoRa等)傳輸數(shù)據(jù)，無需物理連接。?技術(shù)演進(jìn)?：從早期的低速電碼、模擬電臺(tái)加MODEM，發(fā)展到支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)字電臺(tái)模塊和軟件無線電技術(shù)。?協(xié)議支持?：例如Wi-Fi模塊遵循IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)(如802.11b/g/n)，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，可實(shí)現(xiàn)串口或TTL電平到無線網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換。?核心部件?：包括無線芯片、天線、射頻前端、處理器及存儲(chǔ)器。

?通用無線模塊?：如工業(yè)控制用的開關(guān)量IO設(shè)備、485無線傳輸設(shè)備等。?Wi-Fi模塊?：如ESP8266，成本低且廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)，支持與微控制器(如STM32)通過UART接口通信。?工業(yè)場(chǎng)景?：油田數(shù)據(jù)采集、鐵路通信、煤礦安全監(jiān)控等。?物聯(lián)網(wǎng)(IoT)?：智能家居、M2M(機(jī)器間通信)等，通過嵌入Wi-Fi模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。?其他?：管網(wǎng)監(jiān)控、水文監(jiān)測(cè)、污水處理等遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。國(guó)際品牌?：例如美國(guó)的MDS數(shù)傳電臺(tái)是行業(yè)知名產(chǎn)品。低成本方案?：ESP8266等Wi-Fi模塊因性價(jià)比高，成為開源硬件中的熱門選擇。?總結(jié)?：無線模塊是現(xiàn)代化無線通信的基礎(chǔ)硬件，其模塊化設(shè)計(jì)便于集成到各類系統(tǒng)中，推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。