fibocom fm150-ae模块 硬件用户手册
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FIBOCOM_FM150-AE模块
硬件用户手册 文档版本:1.0.1
更新日期:2020-02-17
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适用型号 序号 产品型号 说明
1 FM150-AE-00 NA
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V1.0.0
丁志华
刘汉章
温鼎宁
刘汉章
温鼎宁 许绍锋 2020-01-10 初始版本
V1.0.1 丁志华
温鼎宁
丁志华
温鼎宁 许绍锋 2020-02-17 更新参数描述
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FIBOCOM_FM150-AE 模块硬件用户手册 Page 5 of 55
目录 1 前言 ................................................................................................................................. 8
1.1 说明 .............................................................................................................................. 8
1.2 引用标准 ....................................................................................................................... 8
1.3 相关文档 ....................................................................................................................... 9
2 产品概述 ........................................................................................................................ 10
2.1 产品简介 ..................................................................................................................... 10
2.2 产品规格 ..................................................................................................................... 10
2.3 CA 支持组合 ............................................................................................................... 12
2.4 EN-DC 支持组合 ........................................................................................................ 12
2.5 应用框图 ..................................................................................................................... 13
2.6 硬件框图 ..................................................................................................................... 14
2.7 天线配置 ..................................................................................................................... 15
3 应用接口 ........................................................................................................................ 15
3.1 M.2 接口 ..................................................................................................................... 15
3.1.1 管脚分布 ........................................................................................................................ 16
3.1.2 管脚定义 ........................................................................................................................ 17
3.2 电源 ............................................................................................................................ 21
3.2.1 电源供电 ........................................................................................................................ 21
3.2.2 逻辑电平 ........................................................................................................................ 22
3.2.3 功耗 ............................................................................................................................... 23
3.3 控制信号 ..................................................................................................................... 24
3.3.1 模块开机 ........................................................................................................................ 25
3.3.2 模块关机 ........................................................................................................................ 26
3.3.3 模块复位 ........................................................................................................................ 27
3.3.4 PCIe Link State ............................................................................................................. 29
3.3.5 时序应用 ........................................................................................................................ 30
3.4 PCIe & USB 接口 ........................................................................................................ 31
3.4.1 PCIe 接口 ...................................................................................................................... 31
3.4.2 USB 接口 ....................................................................................................................... 33
3.5 USIM 接口 .................................................................................................................. 35
3.5.1 USIM1 管脚 ................................................................................................................... 35
3.5.2 USIM2 管脚 .................................................................................................................. 36
3.5.3 USIM 接口电路 .............................................................................................................. 36
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3.5.4 USIM 热插拔 .................................................................................................................. 37
3.5.5 USIM 设计要求 .............................................................................................................. 37
3.6 状态指示 ..................................................................................................................... 38
3.6.1 LED1#信号 .................................................................................................................... 38
3.6.2 WOWWAN#信号 ........................................................................................................... 39
3.7 中断控制 ..................................................................................................................... 39
3.7.1 W_DISABLE1# .............................................................................................................. 39
3.7.2 BODYSAR ..................................................................................................................... 40
3.7.3 PCIe_BOOT_DISABLE ................................................................................................. 40
3.8 ANT Tunable 接口 ....................................................................................................... 40
3.9 配置接口 ..................................................................................................................... 41
3.10 其他接口 ..................................................................................................................... 41
4 射频 ............................................................................................................................... 42
4.1 射频接口 ..................................................................................................................... 42
4.1.1 射频接口功能 ................................................................................................................. 42
4.1.2 射频连接器性能 ............................................................................................................. 42
4.1.3 RF 连接器尺寸 ............................................................................................................... 43
4.1.4 RF 连接器装配 ............................................................................................................... 44
4.2 工作频段 ..................................................................................................................... 45
4.3 发射功率 ..................................................................................................................... 46
4.4 接收灵敏度 ................................................................................................................. 47
4.4.1 双天线接收灵敏度 ......................................................................................................... 47
4.4.2 四天线接收灵敏度 ......................................................................................................... 48
4.5 GNSS ......................................................................................................................... 49
4.6 天线设计要求 .............................................................................................................. 49
5 结构规格 ........................................................................................................................ 51
5.1 产品外观 ..................................................................................................................... 51
5.2 结构尺寸 ..................................................................................................................... 51
5.3 M.2 接口类型 .............................................................................................................. 52
5.4 M.2 连接器 .................................................................................................................. 52
5.5 存储 ............................................................................................................................ 53
5.5.1 保存期限 ........................................................................................................................ 53
5.6 包装 ............................................................................................................................ 53
5.6.1 托盘包装 ........................................................................................................................ 53
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5.6.2 托盘尺寸 ........................................................................................................................ 54
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1 前言
1.1 说明
本文阐述了 FM150-AE(以下可简称为 FM150)模块的电气特性、RF 性能、结构尺寸以及应用环境等
方面的信息。在本文档和其他相关文档的帮助下,应用开发者可快速理解 FM150 模块的硬件功能并进行产
品的硬件开发。
1.2 引用标准
本产品在设计时参考以下标准:
3GPP TS 51.010-1 V10.5.0: Mobile Station (MS) conformance specification; Part 1:
Conformance specification
3GPP TS 34.121-1 V10.8.0: User Equipment (UE) conformance specification; Radio
transmission and reception (FDD);Part 1: Conformance specification
3GPP TS 34.122 V10.1.0: Technical Specification Group Radio Access Network; Radio
transmission and reception (TDD)
3GPP TS 38.300 V15.5.0 : 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group
Radio Access Network; NR; NR and NG-RAN Overall Description; Stage 2
3GPP TS 38.521-1 V15.2.0 : User Equipment (UE) conformance specification; Radio
transmission and reception; Part 1: Range 1 Standalone;
3GPP TS 38.521-3 V15.2.0 :User Equipment (UE) conformance specification; Radio
transmission and reception; Part 3: Range 1 and Range 2 Interworking operation with other
radios;
3GPP TS 36.521-1 V15.0.0: User Equipment (UE) conformance specification; Radio
transmission and reception; Part 1: Conformance testing
3GPP TS 21.111 V10.0.0: USIM and IC card requirements
3GPP TS 51.011 V4.15.0: Specification of the Subscriber Identity Module -Mobile Equipment
(SIM-ME) interface
3GPP TS 31.102 V10.11.0: Characteristics of the Universal Subscriber Identity Module (USIM)
application
3GPP TS 31.11 V10.16.0: Universal Subscriber Identity Module (USIM) Application
Toolkit(USAT)
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3GPP TS 36.124V10.3.0: Electro Magnetic Compatibility (EMC) requirements for mobile
terminals and ancillary equipment
3GPP TS 27.007 V10.0.8: AT command set for User Equipment (UE)
3GPPTS27.005 V10.0.1: Use of Data Terminal Equipment - Data Circuit terminating Equipment
(DTE - DCE) interface for Short Message Service (SMS) and Cell Broadcast Service (CBS)
PCI Express M.2 Specification Rev1.1
1.3 相关文档
FM150 驱动程序&拨号应用设计说明
FIBOCOM FG150 & FM150 AT 命令手册
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2 产品概述
2.1 产品简介
FM150 是高度集成的 5G 无线通信模块,采用 M.2 接口,支持 5G NR SUB6/LTE FDD/LTE
TDD/WCDMA 制式,可适用于全球大部分移动运营商的无线通信网络。
2.2 产品规格
规格
处理器 Qualcomm SDX55, 7nm process, ARM Cortex-A7, up to 1.5 GHz
存储 4Gb LPDDRX4+4Gb NAND Flash
支持的操作系统 Linux / Android /Windows
工作频段
WCDMA/HSPA+: Band 1, 2, 5, 8
LTE FDD: Band 1,2,3,5,7,8,28
LTE TDD: Band 34,39,40,41
5G NR 支持 SA/NSA
NR: n1, n28, n41, n77, n78, n79
GNSS: 支持 GPS, GLONASS, Galileo, BDS, QZSS
功率等级
Class 3 (23.5dBm±1dB) for WCDMA bands
Class 3 (23dBm±1dB) for LTE bands
Class 3 (23dBm±1dB) for NR Sub6 bands
Class 2 (26dBm±1dB) for B41/n41/77/78/79 bands
WCDMA
支持 3GPP R8 DC-HSPA+
支持 16-QAM,64-QAM and QPSK 调制
3GPP R6 CAT6 HSUPA:最大上行速率 5.76Mbps
3GPP R8 CAT24 DC-HSPA+:最大下行速率 42Mbps
LTE
支持 3GPP R15
支持最大 3DLCA
支持 DL-256QAM, UL-64QAM
支持 RF 带宽 1.4-20MHz
支持 DL 4*4 MIMO (B1 B41 only)
最大上行峰值速率 150Mbps (CAT 13)
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规格
最大下行峰值速率 800Mbps (CAT 15)
NR Sub6 SA
支持 DL-256QAM, UL-256QAM
支持射频带宽 5-100MHz
支持载波间隔 15KHz 和 30KHz 可选
上行最大支持 2*2 MIMO
下行最大支持 4*4 MIMO
最大上行峰值速率 900Mbps
最大下行峰值速率 2.1Gbps
NR Sub6 ENDC
Characteristic
LTE 调制: 下行-256QAM, 上行-64QAM
NR 调制: 下行-256QAM, 上行-256QAM
LTE 下行最大支持 4*4 MIMO
NR 下行最大支持 4*4 MIMO
最大上行峰值速率 525Mbps
最大下行峰值速率 2.5Gbps
SRS Characteristic SA: 2T4R
NSA: 1T2R
电源 直流:3.135~4.4V, 典型值:3.8V
温度
正常工作温度:TBD
扩展工作温度:TBD
存储温度: -40°C ~+85°C
尺寸 30 x 52 x 2.3mm
重量 约 8.2 g
接口
天线 WWAN Antenna x 4
支持 4*4 MIMO
功能接口
双 SIM 卡,支持 3V/1.8V
PCIe 3.0 X1
Super Speed USB
High speed USB
W_Disable#
Body Sar(保留)
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规格
LED
Tunable Antenna
I2S(Reserved)
软件
协议栈 IPV4/IPV6
AT 命令 3GPP TS 27.007 and 27.005
固件升级 USB/ PCIe
其他功能 Multiple Carrier
AGNSS
注意:
当温度超出正常工作温度范围时,模块 RF 性能可能略微超出 3GPP 规范要求。
2.3 CA 支持组合
下行 CA 组合
2CA Inter-band
1+3, 51 3+5 8+41 39+41
Intra-band(non-contiguous) 40, 41 Intra-band(contiguous) 40, 41
3CA Inter-band TBD Intra-band(non-contiguous) 41 Intra-band(contiguous) 40,41
4CA Inter-band TBD 5CA Inter-band TBD 6CA Inter-band TBD 7CA Inter-band TBD
注意:
1. 1 + 3,5 表示有两种组合:1 + 3 和 1 + 5。
2.4 EN-DC 支持组合 EN-DC 组合 4G 下行 4*4 MIMO1 5G-NR 下行 4*4 MIMO EN-DC 上行 DC_1A_n78A 1A n78A 1A_n78A2 DC_3A_n78A n78A 3A_n78A
DC_1A-3A_n78A 1A n78A 1A_n78A
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EN-DC 组合 4G 下行 4*4 MIMO1 5G-NR 下行 4*4 MIMO EN-DC 上行 DC_1A-3A_n78A 1A n78A 3A_n78A
DC_5A_n78A n78A 5A_n78A DC_8A_n78A n78A 8A_n78A DC_3A_n79A n79A 3A_n79A
DC_39A_n79A n79A 39A_n79A DC_1A_n77A 1A n77A 1A_n77A DC_3A_n77A n77A 3A_n77A DC_3A_n41A n41A 3A_n41A
DC_39A_n41A n41A 39A_n41A DC_7A_n78A n78A 7A_n78A
注意:
1. 4G 下行 4*4 MIMO 列表中未列出的 4G 频段不支持下行 4*4 MIMO,但默认情况下支持下行 2*2
MIMO。
2. EN-DC 上行列表中的 1A_n78A 表示设备将同时支持在 4G Band1 和 5G NR n78 发射。
2.5 应用框图
FM150 模块外围应用如图 2-1 所示:
Module
SIM1 USB
Power Supply
ON/OFF# RESET#
Control
EINT Indicator
Host application
D/G ANT Main ANT
SIM
Card
PCIeSIM2
SIM
Card
M2 ANT M1 ANT
图 2-1 应用框图
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2.6 硬件框图
图 2-2 硬件框图展示了 FM150 模块的主要硬件功能,包括基带和射频功能。
基带部分包含:
UMTS/LTE/NR Controller
PMU
NAND/LPDDR RAM
Application Interface
射频部分包含:
RF Transceiver
RF Power/PA
RF Front End
RF Filter
Antenna Connector
M.2 Interface
PMU
ET TRX Blocks
Transceiver
QLINKRFFE
RFFE RXTX
Clock IC
Baseband
MCP
NANDDDR4X
EBI1 EBI2BB_CLK19.2MHz
RF_CLK38.4MHz
32KHz
Sleep CLK32KHz
SPMI
38.4MHzXO
D/G M2 M1 Main
FCPF# RESET_NVBAT USIM1 USIM2 PCIe3.0 COEXRFFEGPIO/EINTUSB_HS/SS
eSIM
I2S
图 2-2 硬件框图
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2.7 天线配置
FM150 模块支持四根天线,其配置如下表所示::
3 应用接口
3.1 M.2 接口
FM150 模块采用标准 M.2 Key-B 接口,共 75 个管脚。
天线接口 功能描述 频段描述 频率范围
(MHz)
M Main ANT
LB TRX
MHB TRX /N41 Secondary TRX
N77/78/79 Secondary TRX
703-960
1710-2690
3300-5000
M1 MIMO1 ANT B1/B41 MIMO DRX & N41 DRX
N77/78/79 MIMO DRX
2110-2690
3300-5000
M2 MIMO2 ANT B1/B41 MIMO PRX & N41 TRX
N77/78/79 TRX
2110-2690
3300-5000
D/G Diversity &
GNSS ANT
LB / MHB DRX
N41 MIMO DRX
N77/78/79 DRX
GNSS
703-960
1559-1607
1710-2690
3300-5000
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3.1.1 管脚分布
图 3-1 管脚分布图
注意:
“Notch”对应金手指的缺口。
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3.1.2 管脚定义 管脚定义如下表所示:
管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
1 CONFIG_3 O NC NC, FM150 模块配置为 WWAN – PCIe,
USB_SS 接口类型 M.2 模块 -
2 +3.3V PI - 电源输入 电源
3 GND - - 地 电源
4 +3.3V PI - 电源输入 电源
5 GND - - 地 电源
6 FULL_CARD_
POWER_OFF# I PU
模块开关机控制,低电平关机,悬
空或高电平开机。内部 20K 电阻上
拉。
CMOS
3.3/1.8V
7 USB D+ I/O - USB 2.0 数据+ 0.3-3V
8 W_DISABLE1# I PU 关闭 WWAN 模块的无线,即飞行
模式, 低电平有效
CMOS
3.3/1.8V
9 USB D- I/O - USB2.0 数据- 0.3-3V
10 LED1# O T 系统状态指示, 开漏极输出 -
11 GND - - 地 电源
12 Notch - - 切口凹槽 -
13 Notch - - 切口凹槽 -
14 Notch - - 切口凹槽 -
15 Notch - - 切口凹槽 -
16 Notch - - 切口凹槽 -
17 Notch - - 切口凹槽 -
18 Notch - - 切口凹槽 -
19 Notch - - 切口凹槽 -
20 I2S_CLK O PD I2S 串行时钟-保留 CMOS 1.8V
21 CONFIG_0 - NC NC, FM150 模块配置为 WWAN – PCIe, USB_SS 接口类型 M.2 模块
-
22 I2S_RX I PD I2S 串行接收数据-保留 CMOS 1.8V
23 WOWWAN# O PD 唤醒主机 CMOS 1.8V
24 I2S_TX O PD I2S 串行发送数据-保留 CMOS 1.8V
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管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
25 DPR I PU 动态功率控制,用于 SAR 中断检测,低
电平有效-保留
CMOS
3.3/1.8V
26 W_DISABLE2# I PU 禁用 GNSS 定位, 低电平有效 CMOS
3.3/1.8V
27 GND - - 地 电源
28 I2S_WA O PD I2S 字节选择,左右声道-保留 CMOS 1.8V
29 USB_SS -TX- O - 超速 USB 数据发送负极 -
30 UIM1_RESET O L SIM 卡 1 复位 CMOS
1.8V/3V
31 USB_SS -TX+ O - 超速 USB 数据发送正极 -
32 UIM1_CLK O L SIM 卡 1 时钟 CMOS
1.8V/3V
33 GND - - 地 电源
34 UIM1_DATA I/O L SIM 卡 1 数据 CMOS
1.8V/3V
35 USB_SS-RX - I - 超速 USB 数据接收负极 -
36 UIM1_PWR PO - SIM 卡 1 电源,3V/1.8V CMOS
1.8V/3V
37 USB_SS-RX+ I 超速 USB 数据接收正极 -
38 PCIe_
BOOT_DISABLE I L 禁用 PCIe 初始化,高电平有效 CMOS 1.8V
39 GND - - 地 电源
40 SIM2_DETECT I PU SIM 卡 2 检测,内部 390K 上拉。
默认高电平检测 CMOS 1.8V
41 PETn0 O - PCIe 数据发送负极 -
42 UIM2_DATA I/O L SIM 卡 2 数据 CMOS
1.8V/3V
43 PETp0 O - PCIe 数据发送正极 -
44 UIM2_CLK O L SIM 卡 2 时钟 CMOS
1.8V/3V
45 GND - - 地 电源
46 UIM2_RESET O L SIM 卡 2 复位 CMOS
1.8V/3V
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管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
47 PERn0 I - PCIe 数据接收负极 -
48 UIM2_PWR PO - SIM 卡 2 电源 CMOS
1.8V/3V
49 PERp0 I - PCIe 数据接收正极 -
50 PERST# I PD
模块 PCIe 接口复位.如果模块进入 coredump, 将复位整个模块, 不仅
PCIe 接口。低电平有效, 内部 10KΩ上拉。
CMOS
1.8V/3V
51 GND - - 地 电源
52 CLKREQ# I/O T
设备请求 PCIe 参考时钟以传输数
据。 也用于 L1 电源管理状态机
制,由主机或设备发起退出 L1 链路
状态。低电平有效,开漏输出,需
在平台端预留外部上拉电阻
CMOS
1.8V/3V
53 REFCLKN I - PCIe 参考时钟 差分负 -
54 PEWAKE# O T
唤醒系统 并且重新恢复 PCIe 连接从 L2 到 L0,这决定于系统是支
持唤醒功能。低电平有效, 开漏极
输出,外部需上拉。
CMOS
1.8V/3V
55 REFCLKP I - PCIe 参考时钟 差分正 -
56 RFFE_SCLK O PD RFFE-MIPI 串行时钟信号 CMOS 1.8V
57 GND - - 地 电源
58 RFFE_SDATA I/O PD RFFE-MIPI 串行数据信号 CMOS 1.8V
59 LAA_TX_EN O PD n79 发射功率超出一定门限时输出高电
平,关闭 5GHz WLAN LNAs CMOS 1.8V
60 WLAN_TX_EN I - 外部 5GHz WLAN 发射功率超过一定门
限时输出高电平给模块关闭 n79 LNAs CMOS 1.8V
61 ANTCTL1 O PD 调谐天线控制位 1 CMOS 1.8V
62 COEX_2 I PD 基于 BT-SIG 共存协议的模块公网
射频与 WiFi/BT 无线共存管理。
(兼模块端的 UART 接收) CMOS 1.8V
63 ANTCTL2 O PD 调谐天线控制位 2 CMOS 1.8V
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管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
64 COEX_1 O PD 基于 BT-SIG 共存协议的模块公网
射频与 WiFi/BT 无线共存管理。
(兼模块端的 UART 发送) CMOS 1.8V
65 ANTCTL3 O PD 调谐天线控制位 3 CMOS 1.8V
66 SIM_DETECT I PU SIM 卡 1 检测,内部 390K 上拉。
默认高电平有卡 CMOS 1.8V
67 RESET# I PU 模块复位,内部 20K 上拉。低电平
有效。 CMOS 1.8V
68 RESERVED - - 保留 -
69 CONFIG_1 O GND
GND, FM150 模块配置为 WWAN – PCIe, USB_SS 接口类型 M.2 模
块 -
70 +3.3V PI - 电源输入 电源
71 GND - - 地 电源
72 +3.3V PI - 电源输入 电源
73 GND - - 地 电源
74 +3.3V PI - 电源输入 电源
75 CONFIG_2 O NC NC, FM150 模块配置为 WWAN – PCIe, USB_SS 接口类型 M.2 模块 -
Reset Value:模块复位时的初始状态,并非模块工作时的状态,状态说明如下:
H:高电平
L:低电平
PD:下拉
PU:上拉
T: 第三态,即高阻。
OD:开漏极
PP:推挽电路
PI:电源输入
PO:电源输出
注意:
1. 未使用的管脚浮空即可。
2. 所有支持 3.3V 电压的接口均基于+3.3V 电源输入电压,当电源输入电压范围在 3.135V~4.4V
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范围变化时,相应的接口电压也随之变化。
3.2 电源
FM150 模块电源接口如下表所示:
管脚 管脚名 I/O 管脚描述 DC 参数(V)
最小值 典型值 最大值
2, 4, 70, 72, 74 +3.3V PI 电源输入 3.135 3.8 4.4
36 UIM_PWR PO USIM 电源 - 1.8V/3V -
48 UIM2_PWR PO USIM 电源 - 1.8V/3V -
由于 FM150 模块为 PCIe 接口模块,按照 PCIe 协议模块供电+3.3V 必须使用标准 PCIe 接口的
Vmain 电源。不得使用 PCIe 的 Vaux 供电,因为 Vaux 为 PCIe 接口的备用电源,其电源供电能力不足。
另外也不得使用 PCIe 接口以外的 DC/DC 电源供电,因为外部电源无法通过 PCIe 接口协议控制模块状
态。
3.2.1 电源供电 FM150 模块需要通过+3.8V 管脚提供电源供电,电源设计如图 3-2 所示:
图 3-2 电源设计
电源供电的滤波电容设计如下表:
推荐电容 应用 说明
220uF x 2 稳压电容 减少模块工作时的电源波动,要求采用低 ESR 电
容
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推荐电容 应用 说明
LDO 或者 DC/DC 供电要求不小于 440uF 电容
电池供电可适当降低至 100~220uF 电容
1uF, 100nF 数字信号噪声 滤除时钟以及数字信号产生的干扰
39pF, 33pF 700/800, 850/900 MHz 频段 滤除低频段射频干扰
18pF, 10pF,
8.2pF, 6.8pF,
3.3pF
1500/1700/1800/1900,
2100/2300, 2500/2600MHz,
3500/3700MHz, 5GHz 频段
滤除中/高频段射频干扰
电源供电的稳定可以确保 FM150 模块正常的工作,设计时需要特别注意电源的纹波要低于 300mV。
由于模块支持 ENDC 在最大发射功率工作时电流可达到 2500mA,需要确保电源电压不低于 3.135V,否则
模块可能掉电关机或重启。电源供电限制如图 3-3 所示:
Burst transmit Burst transmit
min:3.135V
Power supply Ripple≤300mVDrop VBAT >3.135V
图 3-3 电源供电要求
3.2.2 逻辑电平 FM150 模块 1.8V 逻辑电平定义如下表:
参数 最小值 典型值 最大值 单位
1.8V 逻辑电平 1.71 1.8 1.89 V
VIH 1.3 1.8 1.89 V
VIL -0.3 0 0.3 V
FM150 模块 3.3V 逻辑电平定义如下表:
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参数 最小值 典型值 最大值 单位
3.3V 逻辑电平 3.135 3.3 3.465 V
VIH 2.3 3.3 3.465 V
VIL -0.3 0 0.3 V
3.2.3 功耗 在 3.8V 电源供电的情况下,FM150 模块的功耗如下表所示:
状态 模式 条件 电流典型值 单位 备注
Ioff Power off Power supply, module power off TBD uA
ISleep
WCDMA
DRX=6 TBD mA
DRX=8 TBD mA
DRX=9 TBD mA
LTE FDD Paging cycle #64 frames (0.64
sec DRx cycle)
TBD mA
LTE TDD Paging cycle #64 frames (0.64
sec DRx cycle)
TBD mA
Radio Off AT+CFUN=4, Flight mode TBD mA
IWCDMA-RMS WCDMA
WCDMA Data call Band 1
@+23.5dBm
TBD mA
WCDMA Data call Band 2
@+23.5dBm
TBD mA
WCDMA Data call Band 5
@+23.5dBm
TBD mA
WCDMA Data call Band 8
@+23.5dBm
TBD mA
ILTE-RMS LTE FDD
LTE FDD Data call Band 1
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 2
@+23dBm
TBD mA
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状态 模式 条件 电流典型值 单位 备注
LTE FDD Data call Band 3
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 5
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 7
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 8
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 28
@+23dBm
TBD mA
LTE TDD
LTE TDD Data call Band 34
@+23dBm
TBD mA
LTE TDD Data call Band 39
@+23dBm
TBD mA
LTE TDD Data call Band 40
@+23dBm
TBD mA
LTE TDD Data call Band 41
@+23dBm
TBD mA
INR-RMS
FDD data
RMS Current
n1@max power (10MHz,1RB) TBD mA
n28@max power (10MHz,1RB) TBD mA
TDD data
RMS Current
n41@max power (10MHz,1RB) TBD mA
n77@max power (10MHz,1RB) TBD mA
n78@max power (10MHz,1RB) TBD mA
n79@max power (10MHz,1RB) TBD mA
注意:
以上数据为部分样品在 25°C 温度下测试得到的平均值。
3.3 控制信号
FM150 模块提供 2 路控制信号对模块进行开机/关机和复位操作,管脚定义如下表:
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管脚 管脚名 I/O Reset Value 功能 类型
6 FULL_CARD_
POWER_OFF# I PU
模块开关机控制,低电平关机,
悬空或高电平开机。内部 20K 电
阻上拉。
CMOS
3.3/1.8V
67 RESET# I PU 模块复位,内部 20K 上拉。低电
平有效。
CMOS
1.8V
50 PERST# I PD
模块 PCIe 接口复位.如果模块进
入 coredump, 将复位整个模块, 不仅 PCIe 接口。低电平有效, 内部 10KΩ上拉。
CMOS
1.8V/3V
注意:
RESET#和 PERST#需要用独立的 GPIO 来控制,不得与主机上其他设备共用。RESET#和
PERST#为敏感信号,PCB 布局时应远离射频干扰。PCB 走线需要包地保护,不得靠近 PCB 边
缘走线,以避免模块因 ESD 问题而复位。
3.3.1 模块开机 3.3.1.1 开机电路
模块开机管脚 FCPO#( FULL_CARD_POWER_OFF#)需要外部上拉 3.3V 或 1.8V 电压才能开机。AP
(Application Processor)控制模块开机。建议 FULL_CARD_POWER_OFF#GPIO 端口应使用复位状态
为低或内部下拉的控制端口,并保留外部下拉电阻。 电路设计如图 3-4 所示:
图 3-4 AP 控制模块开机电路
3.3.1.2 开机时序
模块上电后,将 FCPO#信号拉高,模块内部 PMU 就会上电并开始开机初始化过程,经过大约 30s 时
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间后模块完成初始化过程。开机时序如图 3-5 所示:
+3.8V
PERST#
tpr
RESET#
ton1
Module State Initialization Activation(AT Command Ready)
FCPO#
ton2
typical 30s
OFF
图 3-5 开机时序
符号 最小值 推荐值 最大值 备注
tpr 0ms - - 模块供电从 0V 上升到 3.135V 的时间,如果该电源保持常
供则该延时可忽略
ton1 TBD TBD - RESET#信号相对于 FCPO#信号延时时间
ton2 TBD TBD - PERST#信号相对于 FCPO#信号延时时间, 开机时
PERST#必须为最后拉高信号
注意:
当使用 USB 作为数据传输接口,并且 PERST# 连接到 Host 时请参考上图的控制时序,在
PERST#浮空情况下则忽略上图关于 PERST#的控制时序。
3.3.2 模块关机 模块支持软件关机和硬件关机:
关机方式 关机方法 适用场景
软件关机 发送 AT+CFUN=0 命令 正常关机,推荐关机方式
硬件关机 拉低 FCPO#信号 用于模块异常时软件关机无法使用的情况
通过发送 AT+CFUN=0 命令可以使模块关机。当模块接收到软件关机命令,模块就会开启结束进程
(finalization,初始化的反过程),经过时间 tsd 后(AP 收到“AT+CFUN=0”命令返回值 OK 的时间,如果没
有接收到 OK 则该时间最大值为 5s)模块完成关机。在结束进程中,模块会保存内存中的网络和 SIM 卡等参
数,进行去注网工作,之后清空内存,关闭 PMU 供电。软件关机时序如图 3-6 所示:
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+3.8V
PERST#
tpd
RESET#
Module State FinalizationActivation
FCPO#
toff1
tsd
OFF
AT+CFUN=0
toff2
图 3-6 软件关机时序
符号 最小值 推荐值 最大值 备注
toff1 TBD TBD - RESET#信号相对于 PERST#信号延后拉低时间
toff2 TBD TBD - FCPO#信号相对于 RESET#信号延后拉低时间
tpd 10ms 100ms - 模块供电+3.8V 掉电延时时间,对于模块关机后仍然保持
+3.8V 电源供电则该延时可忽略
注意:
当使用 USB 作为数据传输接口,并且 PERST# 连接到 Host 时请参考上图的控制时序,在
PERST#浮空情况下则忽略上图关于 PERST#的控制时序。
3.3.3 模块复位 模块支持复位功能,通过拉低 RESET#信号大于 10ms(推荐值 30ms)可以使模块复位到初始状态,
释放 RESET#后模块会重新启动。推荐电路设计如图 3-7 所示:
图 3-7 Reset 电路推荐设计
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RESET 控制时序分为两种,分别如下:
图 3-8 所示 Reset 控制时序 1st,Host 控制模块重启时可以仅控制 RESET#,复位时模块 PMU 掉
电,建议使用 USB 接口连接使用。
图 3-9 所示 Reset 控制时序 2nd,复位时模块 PMU 掉电(包含完整的 power off 与 power on 时
序,tsd 请参考 3.3.2 节所述),建议 Host 端系统 Restart 时采用。
+3.8V
PERST#
RESET#
Module State InitializationActivation
FCPO#
typical 30s
Baseband reset Activation
toff2
图 3-8 Reset 时序 1st
+3.8V
PERST#
RESET#
Module State InitializationActivation
FCPO#
typical 30s
Activation
toff
Finalization OFF
AT+CFUN=0
toff2
toff1
ton1
ton2
tsd
图 3-9 Reset 时序 2nd
符号 最小值 推荐值 最大值 备注
toff1 TBD TBD - RESET#信号相对于 PERST#信号延后拉低时间, 参考 3.3.2 节
toff2 TBD TBD - FCPO#信号相对于 RESET#信号延后拉低时间,
参考 3.3.2 节
toff TBD TBD - Power off 时间要求不低于 500ms,确保模块完全放电
ton1 TBD TBD - RESET#信号相对于 FCPO#信号延时时间,参考 3.3.1.2 节
ton2 TBD TBD - PERST#信号相对于 FCPO#信号延时时间,开机时
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符号 最小值 推荐值 最大值 备注
PERST#必须为最后拉高信号,参考 3.3.1.2 节
注意:
1. RESET#是一个敏感信号,建议在模块附近增加一个滤波电容。 如果是 PCB 布局,则
RESET#信号线应远离 RF 干扰,并受 GND 保护。 另外,RESET#信号线不得靠近 PCB 边
缘,也不应在表面平面上布线,以免模块因 ESD 问题而复位。
2. 如果 PCIe 和 USB 接口已连接到主机,并且 USB 被用作数据传输接口,可忽略 PERST#的
控制时序。
3.3.4 PCIe Link State 3.3.4.1 D0 L1.2
模块支持 PCIe 进入 D0 L1.2 状态,模块 D0D0 L1.2@S0/S0ixD0 的时序如图 3-10 所示:
+3.8V
PERST#
RESET#
Module State D0 L1.2@S0/S0ixD0
FCPO#
D0
图 3-10 D0 L1.2 时序
3.3.4.2 D3cold L2
模块支持 PCIe 进入 D3cold L2 状态,模块 D0D3cold L2@S0/S0ixD0 的时序如图 3-11 所示:
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+3.3V
PERST#
RESET#
Module State D3cold L2@S0/S0ixD0
FCPO#
D0
图 3-11 D3cold L2 时序
注意:
使用 USB 作为数据传输接口时,并不存在 PCIe link state,因此忽略上图控制时序。
3.3.5 时序应用 Win10 系统推荐时序如下表所示:
System status Timing Application
S0ix (Modem standby)
D0 L1.2 参考 3.3.4.1 节,图 3-10 D0 L1.2 时序
D3cold L2 参考 3.3.4.2 节,图 3-11 D3cold L2 时序
S3,S4,S5
Power On (进入 S0)
参考 3.3.1.2 节,图 3-5 开机控制时序
Power off (退出 S0) 参考 3.3.2 节,图 3-6 软件关机时序
G3 boot 参考 3.3.1.2 节,图 3-5 开机控制时序
Warm boot 参考 3.3.3 节,图 3-9 Reset 时序 2nd
Modem FW upgrade / Modem recovery 参考 3.3.3 节,图 3-8 Reset 时序 1st
Android/Linux 系统推荐时序如下表所示:
System status Timing Application
Power on 参考 3.3.1.2 节,图 3-5 开机控制时序
Shut down 参考 3.3.2 节,图 3-6 软件关机时序
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System status Timing Application
Connect standby 参考 3.3.4.1 节,图 3-10 D0 L1.2 时序
Restart 参考 3.3.3 节,图 3-9 Reset 时序 2nd
Modem FW upgrade / Modem recovery
参考 3.3.3 节,图 3-8 Reset 时序 1st
3.4 PCIe & USB 接口
3.4.1 PCIe 接口 FM150 模块支持 PCIe 3.0 接口,向下兼容 1.0 或 2.0,数据传输通道 X1.FM150 模块在初始化时,
PCIe 接口配合驱动程序可以在 Win10 系统下映射出一个 MBIM 端口和一个 GNSS 端口。其中 MBIM 接口
用于 Win10 系统下发起数据业务,GNSS 接口用于接收 GNSS 数据。
3.4.1.1 PCIe 接口定义
管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
41 PETn0 O - PCIe 数据发送负极 -
43 PETp0 O - PCIe 数据发送正极 -
47 PERn0 I - PCIe 数据接收负极 -
49 PERp0 I - PCIe 数据接收正极 -
53 REFCLKN I - PCIe 参考时钟 差分负 -
55 REFCLKP I - PCIe 参考时钟 差分正 -
50 PERST# I PD
模块 PCIe 接口复位.如果模块进入 coredump, 将复位整个模块, 不仅
PCIe 接口。低有效, 内部 10KΩ上拉。
CMOS
1.8V/3V
52 CLKREQ# I/O T
设备请求 PCIe 参考时钟以传输数
据。 也用于 L1 电源管理状态机
制,由主机或设备发起退出 L1 链
路状态。低电平有效,开漏输出,
需在平台端预留外部上拉电阻
CMOS
1.8V/3V
54 PEWAKE# O T 唤醒系统 并且重新恢复 PCIe 连接从 L2 到 L0,这决定于系统是支
CMOS
1.8V/3V
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管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
持唤醒功能。低电平有效, 开漏极
输出,外部需上拉。
3.4.1.2 PCIe 接口应用
参考电路如图 3-12 所示:
Module sideAP sideAC Caps
AC Caps
PERST#
CLKREQ#
WAKE#
PERST#(pin50)
CLKREQ#(pin52)
PEWAKE#(pin54)
PERn0
PERP0
PETn0PETP0
REFCLKN
REFCLKP
PETn0(pin41)
PETP0(pin43)
PERn0(pin47)PERP0(pin49)
REFCLKN(pin53)
REFCLKP(pin55)+3.3V/1.8V
10K 10K
M.2
Key
-B 7
5pin
Con
nect
or
图 3-12 PCIe 接口参考电路
FM150 模块支持 PCIe 3.0 X1,包含三组差分对:发送对 TXP/N,接收对 RXP/N,时钟对 CLKP/N。
PCIe 最高传输速率达到 8 Gb/s,在 PCB Layout 必须严格遵守以下规则:
差分信号对要求走线平行,等长,长度差小于 0.7mm;
差分信号对走线长度尽量短,长度控制:针对 AP 端为 15 inch(380 mm)以内;
差分信号对走线阻抗控制建议 100 ohm,按照 PCIe 协议阻抗可控制为 80~120 ohm;
避免参考地平面的不连续,譬如分割和空隙;
差分信号走线换层时,地信号的过孔应放得靠近信号过孔,对每对信号的一般要求是至少放 1 至
3 个地信号过孔,并且永远不要让走线跨过平面的分割;
尽量避免走线的弯曲,避免在系统中引入共模噪声,这将影响差分对的信号完整性和 EMI。如图 3-
13 所示,所有走线的弯曲角度应该大于等于 135°,差分对走线的间距保持 20mil 以上,弯曲带来的走
线最短应该大于 1.5 倍走线的宽度。当一段蛇形线用来和另外一段走线来进行长度匹配,每段长弯折的
长度必须至少有 3 倍线宽(≥3W)。蛇形线弯折部分和差分线的另一条线的最大距离必须小于正常差
分线距的 2 倍(S1<2S);
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PCIe Difference Pair 1
W
S S1<2S
≥3W
≥135°
≥20mil
PCIe Difference Pair 2
≥1.5W
图 3-13 PCIe 走线要求
差分对中两条数据线的长度差距需在 0.7mm 以内,每一部分都要求长度匹配。在对差分线进行长
度匹配时,匹配设计的位置应该靠近长度不匹配所在的位置,如图 3-14 所示。但对传输对和接收对的
长度匹配没有做具体要求,即只要求差分线内部而不是不同的差分对之间要求长度匹配。长度匹配应靠
近信号管脚,并且长度匹配将能通过小角度弯曲设计。
Correct match
Dismatched endIncorrect match
Matched end
图 3-14 PCIe 差分对长度匹配设计
3.4.2 USB 接口 FM150 模块支持 USB2.0,兼容 USB High-Speed(480Mbits/s)和 USB Full-Speed(12Mbits/s),建议用
于调试使用。同时 FM150 也支持 USB_3.1 Gen2 10Gbit/S 实现超高速数据传输,用于满足 5G 移动网络对
高速率传输的要求。模块 USB 总线的时序和电气特性参考“Universal Serial Bus Specification 2.0”和
“Universal Serial Bus Specification 3.1”。
FM150 模块在初始化时,USB 接口配合驱动程序在 Android/Linux 系统下可映射多个端口,可以根据
实际应用进行端口形态配置。
3.4.2.1 USB 接口定义
管脚 管脚名 I/O 管脚描述 类型
7 USB D+ I/O USB 2.0 数据+ 0.3-3V
9 USB D- I/O USB 2.0 数据- 0.3-3V
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管脚 管脚名 I/O 管脚描述 类型
29 USB_SS_TX- O 超速 USB 数据发送负极 -
31 USB_SS _TX+ O 超速 USB 数据发送正极 -
35 USB_SS _RX- I 超速 USB 数据接收负极 -
37 USB_SS _RX+ I 超速 USB 数据接收正极 -
3.4.2.2 USB2.0 接口应用
参考电路如图 3-15 所示:
图 3-15 USB2.0 接口参考电路
由于模块支持USB 2.0 High-Speed,因此USB_D-/D+差分信号线上的TVS管等效电容要求低于 1pF,
推荐使用 0.5pF 容值 TVS。
USB_D-和 USB_D+为高速差分信号线,最高传输速率达到 480Mbits/s,在 PCB Layout 必须严格遵守
以下规则:
USB_D-和 USB_D+信号线控制差分阻抗 90±10Ω;
USB_D-和 USB_D+信号线要求长度差小于 2mm、平行,避免直角走线;
USB_D-和 USB_D+信号线布线在离地层最近的信号层,走线上下左右包地保护。
3.4.2.3 USB3.0 接口应用
参考电路如图 3-16 所示:
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图 3-16 USB3.1 接口参考电路
USB USB3.1 Gen2 为超高速差分信号线,最高的理论传输速率可达 10Gbps,在 PCB Layout 时必须
严格遵守以下规则:
USB_SS_TX-/USB_SS_TX+ and USB_SS_RX-/ USB_SS_RX+为两组差分信号线,需要控制差
分阻抗 90±10 Ω;
TX 这一对差分线,其+与-的走线要求平行,等长,长度差小于 0.7mm,避免直角走线。
RX 这一对差分线,其+与-的走线要求平行,等长,长度差小于 0.7mm,避免直角走线。
TX 和 RX 走线要求平行,等长,长度差小于 10mm,避免直角走线。
两组差分信号线布线在离地层最近的信号层,走线上下左右包地保护。
3.5 USIM 接口
FM150 模块内置双 USIM 卡接口,支持装卡单待,SIM 接口支持 1.8V 和 3V SIM 卡。
3.5.1 USIM1 管脚 USIM1 管脚如下表所示:
管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
36 UIM1_PWR PO - USIM1 电源 1.8V/3V
30 UIM1_RESET O L USIM1 复位 1.8V/3V
32 UIM1_CLK O L USIM1 时钟 1.8V/3V
34 UIM1_DATA I/O L USIM1 数据, 内部上拉(20KΩ) 1.8V/3V
66 SIM1_DETECT I PU
USIM1 检测 , 内部 390K 上拉.
默认高电平有效,高电平表示 SIM 卡
插入,低电平表示 SIM 卡拔出
1.8V
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3.5.2 USIM2 管脚
USIM1 管脚如下表所示:
管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
48 UIM2_PWR PO - USIM2 电源 1.8V/3V
46 UIM2_RESET O L USIM2 复位 1.8V/3V
44 UIM2_CLK O L USIM2 时钟 1.8V/3V
42 UIM2_DATA I/O L USIM2 数据, 内部上拉(20KΩ) 1.8V/3V
40 SIM2_DETECT I PU
USIM2 检测 , 内部 390K 上拉.
默认高电平有效,高电平表示 SIM 卡
插入,低电平表示 SIM 卡拔出
1.8V
3.5.3 USIM 接口电路 3.5.3.1 “常闭式”SIM 卡座
“常闭式”SIM 卡座参考电路设计如图 3-17 所示:
图 3-17 “常闭式”SIM 卡座参考电路
“常闭式”SIM 卡座原理说明如下:
SIM 卡拔出,CD 和 SW 短路,SIM_DETECT 为低电平;
SIM 卡插入,CD 和 SW 开路,SIM_DETECT 为高电平。
3.5.3.2 “常开式”SIM 卡座
“常开式”SIM 卡座参考电路设计如图 3-18 所示:
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图 3-18 “常开式”SIM 卡座参考电路
“常开式”SIM 卡座原理说明如下:
SIM 卡拔出,CD 和 SW 开路,SIM_DETECT 为低电平;
SIM 卡插入,CD 和 SW 短路,SIM_DETECT 为高电平。
3.5.4 USIM 热插拔 FM150 支持 SIM 卡热插拔功能,通过检测 SIM 卡座的 SIM_DETECT 管脚状态来判定 SIM 卡插入和
拔出,从而支持 SIM 卡热插拔功能。
SIM 卡热插拔功能可通过”AT+MSMPD”命令配置,AT 命令说明如下表所示:
AT 命令 SIM 卡热插拔检测 功能说明
AT+MSMPD=1 开启 默认值,SIM 卡热插拔检测功能开启
模块通过 SIM_DETECT 管脚状态检测 SIM 卡是否插入
AT+MSMPD=0 关闭 SIM 卡热插拔检测功能关闭
开机时模块读取 SIM 卡,不检测 SIM_DETECT 状态
开启 SIM 卡热插拔检测功能后,当 SIM_DETECT 为高电平,模块检测到 SIM 卡插入则会执行 SIM 卡
初始化程序,读取到 SIM 卡信息后模块会进行网络的注册。当 SIM_DETECT 为低电平时,模块判定 SIM
卡拔出,则不读取 SIM 卡。
注意:
SIM_DETECT 默认高电平有效,可通过 AT 命令切换为低电平有效。具体的 AT 命令请参考 AT 命
令手册。
3.5.5 USIM 设计要求 SIM 卡电路设计需要满足 EMC 标准及 ESD 要求,同时需要提高抗干扰能力,确保 SIM 卡能够稳定的
工作。在设计中需要严格遵守以下几点:
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SIM 卡座布局尽量靠近模块,远离 RF 天线、DC/DC 电源、时钟信号线等强干扰源;
采用带金属屏蔽外壳的 SIM 卡座,从而提高抗干扰能力;
模块到 SIM 卡座的走线长度不得超过 100mm,过长的走线会降低信号质量;
UIM_CLK 和 UIM_DATA 信号包地隔离,避免相互干扰。如难以做到,则至少需要将 SIM 信号作
为一组包地保护;
SIM 卡信号线的滤波电容和 ESD 器件靠近 SIM 卡座放置,ESD 器件等效电容请选择 22~33pF
电容。
3.6 状态指示
FM150 模块提供 2 个信号用于显示模块的工作状态,状态指示管脚如下表所示:
管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
10 LED1# O T System status LED,开漏极输出 -
23 WOWWAN# O PD 模块唤醒 Host(AP)信号 CMOS 1.8V
3.6.1 LED1#信号 LED1#信号用于指示模块的工作状态,详细说明如下表:
模块工作模式 LED1#信号
RF 功能打开 低电平(LED 灯亮)
RF 功能关闭 高电平(LED 灯灭)
LED 驱动电路如图 3-19 所示:
图 3-19 LED 驱动电路
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注意:
模块内部额定电流吸收器<10mA。根据驱动电压和驱动电流选择 LED 限流电阻的阻值。
3.6.2 WOWWAN#信号
当数据请求到来时,WOWWAN#信号用于唤醒主机(AP)。 WOWWAN#信号的定义如下:
工作模式 WOWWAN# 信号
短信或数据请求 拉低 1s,然后拉高(脉冲信号,可通过 AT 命令配置)。
Idle/Sleep 高电平
WOWWAN#的时序如图 3-20 所示:
WOWWAN#
1S
Idle/Sleep Call/SMS/Data Idle/SleepStatus
图 3-20 WOWWAN# 时序
3.7 中断控制
FM150 模块提供 4 个中断信号,管脚定义如下表所示:
管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
8 W_DISABLE1# I PU 关闭 WWAN 模块的无线,即
飞行模式, 低电平有效 CMOS 3.3/1.8V
25 DPR I PU 动态功率控制,用于 SAR 中
断检测,低电平有效-保留 CMOS 3.3/1.8V
26 W_DISABLE2# I PU 关闭 GNSS 定位,低电平有
效 CMOS 3.3/1.8V
38 PCIe_
BOOT_DISABLE I L
禁用从 PCIe 启动,高电平有
效 CMOS 1.8V
3.7.1 W_DISABLE1# 模块提供硬件打开/关闭 WWAN RF 功能信号,该功能同样可由 AT 命令来控制。关闭 RF 功能时模块
进入 Flight 模式。W_DISABLE1#信号功能定义如下表:
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W_DISABLE1#信号 功能
High/Floating WWAN 功能打开,模块退出 Flight 模式
Low WWAN 功能关闭,模块进入 Flight 模式
注意:
W_DISABLE1#功能定义可能随客户特殊定制需求而不同,详细请参考软件说明。
3.7.2 BODYSAR FM150 模块通过 DPR 管脚的检测支持 BODYSAR 功能。DPR 默认高电平,AP 通过 SAR Sensor(距
离传感器)检测到人体靠近时将 DPR 拉低,此时模块降低发射功率至预设的门限值,从而降低射频对人体
的辐射。预设的门限值可通过相关 AT 命令或者 DPR Tool 工具设置。DPR 功能定义如下表:
DPR 信号 功能
High/Floating 模块保持默认发射功率
Low 降低模块最大发射功率门限值-保留
3.7.3 PCIe_BOOT_DISABLE
该模块提供 USB / PCIe 接口,PCIe BOOT_DISABLE 信号需要主机端选择配置。 如果使用 PCIe 接
口,请保持浮动状态。 如果需要使用 USB 接口,请将信号上拉至外部 1.8V
PCIe_BOOT_DISABLE 信号的定义如下表所示:
PCIe_BOOT_DISABLE 信号 功能
High(1.8V) USB boot
Hi-Z /Floating PCIe early boot
3.8 ANT Tunable 接口
模块支持两组不同控制模式的 ANT Tunable 接口,其中一组为 MIPI 控制接口,另外一组为 3bit GPO
控制接口。通过 ANT Tunable 配合外部天线适配开关,可灵活适配 LTE 天线不同的频段,提高天线工作
效率及节省天线空间。
管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
56 RFFE_SCLK O PD MIPI 接口时钟信号,仅供天线调
谐开关使用。 CMOS 1.8V
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管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
58 RFFE_SDATA I/O PD MIPI 接口数据信号,仅供天线调
谐开关使用。 CMOS 1.8V
61 ANTCTL1 O PD 天线匹配调整控制,第 1 位。 CMOS 1.8V
63 ANTCTL2 O PD 天线匹配调整控制,第 2 位。 CMOS 1.8V
65 ANTCTL3 O PD 天线匹配调整控制,第 3 位。 CMOS 1.8V
3.9 配置接口
FM150 模块提供 4 个配置管脚,配置为 WWAN-PCIe, USB3.1 类型 M.2 模块:
管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
1 CONFIG_3 O - NC -
21 CONFIG_0 O - NC -
69 CONFIG_1 O L 内部连接到 GND -
75 CONFIG_2 O - NC -
M.2 模块配置如下表:
Config_0
(pin21)
Config_1
(pin69)
Config_2
(pin75)
Config_3
(pin1)
Module Type and Main
Host Interface
Port
Configuration
NC GND NC NC WWAN–PCIe Gen3,
USB3.1 Gen2 Vendor defined
详情请参考“PCI Express M.2 Specification Rev1.1”。
3.10 其他接口
目前暂不支持。
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4 射频
4.1 射频接口
4.1.1 射频接口功能 FM150 模块提供 4 个射频接口用于外部天线的连接。如图 4-1 所示,“M”为射频主天线,用于收发射
频信号。“D/G”为分集天线,用于接收分集射频信号。 M1 和 M2 用于支持 4x4 MIMO 数据传输。
图 4-1 RF 接口示意图
4.1.2 射频连接器性能 额定条件 环境条件
频率范围 DC to 6GHz 温度范围:
特性阻抗 50Ω –40°C to +85°C
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4.1.3 RF 连接器尺寸 FM150 模块采用标准的 M.2 模块 RF 连接器,型号为 ECT 公司 818004607,连接器尺寸
2*2*0.6mm。连接器尺寸如下图所示:
图 4-2 RF 连接器尺寸图
图 4-3 0.81mm 同轴线匹配 RF 连接器尺寸图
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图 4-4 0.81mm 同轴线扣入 RF 连接器示意图
4.1.4 RF 连接器装配 射频连接器头需要平行于主板,然后将射频连接器头按压入射频连接器座。
图 4-5 射频连接器安装方式
为避免拔取时损坏射频连接器,建议使用图 4-6 所示的治具操作,并且治具必须通过板端垂直向上方
向进行拔取(见图 4-7 和 4-8)。
图 4-6 拔取连接器的治具
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图 4-7 拔取射频连接器头方式
图 4-8 拔取方向
4.2 工作频段
FM150 模块天线工作频段如下表所示: 工作频段 工作频点 模式 发射 (MHz) 接收 (MHz)
Band 1 2100MHz LTE FDD/WCDMA 1920-1980 2110-2170
Band 2 1900MHz LTE FDD/WCDMA 1850-1910 1930-1990
Band 3 1800MHz LTE FDD 1710-1785 1805-1880
Band 5 850MHz LTE FDD/WCDMA 824-849 869-894
Band 7 2600Mhz LTE FDD 2500-2570 2620-2690
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工作频段 工作频点 模式 发射 (MHz) 接收 (MHz)
Band 8 900MHz LTE FDD/WCDMA 880-915 925-960
Band 28 700MHz LTE FDD 703-748 758-803
Band 34 2100MHZ LTE TDD 2010-2025
Band 39 1900MHZ LTE TDD 1880-1920
Band 40 2300MHZ LTE TDD 2300-2400
Band 41 2500MHZ LTE TDD 2496-2690
n1 2100MHz NR 1920-1980 2110-2170
n28 700MHz NR 703-748 758-803
n41 2500MHZ NR 2496-2690
n77 3700MHZ NR 3300-4200
n78 3500MHZ NR 3300-3800
n79 4700MHZ NR 4400-5000
GPS L1 - - / 1575.42±1.023
GLONASS L1 - - / 1602.5625±4
BDS - - / 1561.098±2.046
Galileo - - / 1559-1592
QZSS - - / 1575.42±1.023
4.3 发射功率
FM150 模块各频段的发射功率如下表所示:
模式 频段 3GPP 标准 最大功率 单位
WCDMA
Band 1 24+1.7/-3.7 23.5±1 dBm
Band 2 24+1.7/-3.7 23.5±1 dBm
Band 5 24+1.7/-3.7 23.5±1 dBm
Band 8 24+1.7/-3.7 23.5±1 dBm
LTE FDD
Band 1 23±2.7 23±1 dBm
Band 2 23±2.7 23±1 dBm
Band 3 23±2.7 23±1 dBm
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模式 频段 3GPP 标准 最大功率 单位
Band 5 23±2.7 23±1 dBm
Band 7 23±2.7 23±1 dBm
Band 8 23±2.7 23±1 dBm
Band 28 23±2.7 23±1 dBm
LTE TDD
Band 34 23±2.7 23±1 dBm
Band 39 23±2.7 23±1 dBm
Band 40 23±2.7 23±1 dBm
Band 41 23±2.7 23±1 dBm
Band 41 HPUE
26±2.7 26±1 dBm
5G NR
n1 23±2±TT 23±1 dBm
n28 23+2/-2.5 23±1 dBm
n41 23±2±TT 23±1 dBm
n41 HPUE 26+2+TT/-3-TT 26±1 dBm
n77 23+2+TT/-3-TT 23±1 dBm
n77 HPUE 26+2+TT/-3-TT 26±1 dBm
n78 23+2+TT/-3-TT 23±1 dBm
n78 HPUE 26+2+TT/-3-TT 26±1 dBm
n79 23+2+TT/-3-TT 23±1 dBm
n79 HPUE 26+2+TT/-3-TT 26±1 dBm
注意:
1. LTE 最大功率以 UL 10MHz 1RB 为单位进行测量。
2. 5GNR 最大功率以带宽 10MHz (n79 40MHz) DFT-s-OFDM / QPSK 内部满 RB 测量。
3. TT:测试公差。
4.4 接收灵敏度
4.4.1 双天线接收灵敏度
FM150 模块各频段双天线的灵敏度如下表所示:
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模式 频段 3GPP 标准 接收灵敏度典型值 单位
WCDMA
Band 1 -106.7 TBD dBm
Band 2 -104.7 TBD dBm
Band 5 -104.7 TBD dBm
Band 8 -103.7 TBD dBm
LTE FDD(10M)
Band 1 -96.3 TBD dBm
Band 2 -94.3 TBD dBm
Band 3 -93.3 TBD dBm
Band 5 -94.3 TBD dBm
Band 7 -94.3 TBD dBm
Band 8 -93.3 TBD dBm
Band 20 -93.3 TBD dBm
Band 28 -94.8 TBD dBm
LTE TDD(10M)
Band 34 -96.3 TBD dBm
Band 39 -96.3 TBD dBm
Band 40 -96.3 TBD dBm
Band 41 -94.3 TBD dBm
NR
n1 -96.8 TBD dBm
n28 -95.5 TBD dBm
n41 -94.8 TBD dBm
n77 -95.8 TBD dBm
n78 -95.8 TBD dBm
n79 -89.6 TBD dBm
注意:
1. LTE 接收灵敏度以下行 10MHz 50RB 测量。
2. 5GNR 接收灵敏度以下行 10MHz SCS = 15KHz(n79 测试带宽 40MHz)测量
4.4.2 四天线接收灵敏度
FM150 模块仅部分中/高频段支持四个天线,部分中/高频段的四天线接收器灵敏度如下表所示:
模式 频段 3GPP 标准 接收灵敏度典型值 单位
LTE Band 1 -99.0 TBD dBm
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模式 频段 3GPP 标准 接收灵敏度典型值 单位
Band 41 -97.0 TBD dBm
NR
n1 TBD TBD dBm
n41 TBD TBD dBm
n77 TBD TBD dBm
n78 TBD TBD dBm
n79 TBD TBD dBm
注意:
以上值是在四个天线条件(Main + Diversity + M1 + M2)下测得的。 如果仅使用双天线(Main
+ Diversity),则 LTE / NR 的每个频段的灵敏度将下降约 3dB。
4.5 GNSS
FM150 模块支持 GNSS 功能,采用 RF Diversity 和 GNSS 二合一天线。GNSS 支持
GPS/GLONASS/BDS/GALILEO/QZSS,GNSS 的性能参数见下表。
指标参数 说明 结果 单位
Sensitivity Acquisition TBD dBm
Tracking TBD dBm
C/No -130dBm TBD dB-Hz
TTFF
Cold Start TBD S
Warm Start TBD S
Hot Start TBD S
CEP Static accuracy TBD m
注意:
1. 以上数据为部分样品在 25°C 温度下测试得到的平均值。
2. 请注意,GNSS 电流是在关闭射频的情况下测量的
4.6 天线设计要求
FM150 模块提供主集和分集两个天线连接器,天线设计要求如下表所示:
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FM150 模块主天线要求
频率范围 必须使用最适合的天线来适配相关频段
带宽(WCDMA)
WCDMA band 1(2100) : 250 MHz
WCDMA band 2(1900) : 140 MHz
WCDMA band 5(850) : 70 MHz
WCDMA band 8(900) : 80 MHz
带宽(LTE)
LTE band 1(2100): 250MHz
LTE band 2(1900): 140MHz
LTE band 3(1800): 170MHz
LTE band 5(850): 70 MHz
LTE band 7(2600): 190 MHz
LTE Band 8(900): 80 MHz
LTE band 28(700): 100 MHz
LTE band 34(2100): 15 MHz
LTE band 39(1900): 40 MHz
LTE band 40(2300): 100 MHz
LTE band 41(2500): 194 MHz
带宽(NR)
n1(1900): 250MHz
n28(700): 100MHz
n41(2500): 194 MHz
n77(3700): 900MHz
n78(3500): 500MHz
n79(4700): 600MHz
带宽(GNSS)
GPS: 2 MHz
GLONASS: 8 MHz
BDS: 4 MHz
Galileo:33MHz
QZSS: 2 MHz
阻抗 50 ohm
输入功率 > 28 dBm average power WCDMA & LTE & NR5G
推荐驻波比 ≤ 2:1
天线增益 < 2dBi
天线隔离度 >25dB
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FM150 模块主天线要求
天线相关系线 < 0.5
5 结构规格
5.1 产品外观
FM150 模块产品外观如图 5-1 所示: TBD
图 5-1 模块产品外观
5.2 结构尺寸
FM150 模块结构尺寸如图 5-2 所示:
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图 5-2 结构尺寸图
5.3 M.2 接口类型
FM150 M.2 模块采用 75-pin 金手指作为外部接口,其中 67 pin 为信号接口,8pin 为缺口(如图 3-1 所
示)。关于模块的尺寸请参考 5.2 节描述。依据 M.2 接口定义,FM150 模块采用 Type 3052-S3-B 接口
(30x52mm, Top 面元件层厚度最大为 1.5mm,PCB 厚度 0.8mm,Key ID 为 B)。
5.4 M.2 连接器
FM150 模块通过 M.2 连接器与 AP 连接,推荐选择 LOTES 公司 M.2 连接器,型号为 APCI0026-
P001A,如图 5-3 所示,连接器封装请参考规格书设计。
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图 5-3 M.2 连接器尺寸
5.5 存储
5.5.1 保存期限 存储条件(推荐):温度 23±5℃,相对湿度低于 RH 60%。
存储期限:在推荐存储条件下,保存期为 12 个月。
5.6 包装
FM150 模块采用托盘密封包装方式,结合硬质卡通箱的外包装模式,对模块的存储、运输及使用起到
最大限度的保护作用。
注意:
模块为精密电子产品,如果未采取正确的静电防护措施,可能会对模块造成永久的损坏。
5.6.1 托盘包装 FM150 系列模块采用托盘包装,每盘装 20pcs,每盒装 5 盘(最上层叠一个空托盘),每箱装 5 盒。
托盘包装如图 5-4:
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图 5-4 托盘包装
5.6.2 托盘尺寸 FM150 模块托盘尺寸为 330*175*6.5mm,如图 5-5 所示:
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图 5-5 托盘尺寸(单位:mm)