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FIBOCOM_FM150-NA
模块硬件用户手册
文档版本:1.0.2
更新日期:2020-02-25
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FIBOCOM_FM150-NA 模块硬件用户手册 Page 2 of 60
适用型号 序号 产品型号 说明
1 FM150-NA-00 NA
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FIBOCOM_FM150-NA 模块硬件用户手册 Page 3 of 60
版权声明 版权所有©2020 深圳市广和通无线股份有限公司。保留一切权利。
非经本公司书面许可,任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部,并不得以任何形式传
播。
注意 由于产品版本升级或其他原因,本文档内容会不定期进行更新。除非另有约定,本文档仅作为使用指导,本
文档中的所有陈述、信息和建议不构成任何明示或暗示的担保。
商标申明 为深圳市广和通无线股份有限公司的注册商标,由所有人拥有。
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FIBOCOM_FM150-NA 模块硬件用户手册 Page 4 of 60
版本记录 文档版本 编写人 评审人 审核人 更新时间 备注
V1.0.0 刘汉章 许绍锋 2019-11-12 初始版本
V1.0.1 刘汉章 许绍锋 2019-12-13 1. 更新 pin map 和 pin 定义
2. 更新电路控制时序和一些信号定义
V1.0.2 丁志华
刘汉章
温鼎宁
许绍锋
王海亮
陈勇
许绍锋 2020-02-25 1. 更新简介信息
2. 更新 EN-DC 组合
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FIBOCOM_FM150-NA 模块硬件用户手册 Page 5 of 60
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 ........................................................................................................ 13
2.5 应用框图 ..................................................................................................................... 14
2.6 硬件框图 ..................................................................................................................... 15
2.7 天线配置 ..................................................................................................................... 17
3 应用接口 ........................................................................................................................ 17
3.1 M.2 接口 ..................................................................................................................... 17
3.1.1 管脚分布 ........................................................................................................................ 18
3.1.2 管脚定义 ........................................................................................................................ 19
3.2 电源 ............................................................................................................................ 23
3.2.1 电源供电 ........................................................................................................................ 23
3.2.2 逻辑电平 ........................................................................................................................ 24
3.2.3 功耗 ............................................................................................................................... 25
3.3 控制信号 ..................................................................................................................... 28
3.3.1 模块开机 ........................................................................................................................ 29
3.3.1.1 开机电路 ..................................................................................................................................... 29
3.3.1.2 开机时序 ..................................................................................................................................... 29
3.3.2 模块关机 ........................................................................................................................ 30
3.3.3 模块复位 ........................................................................................................................ 31
3.3.4 PCIe Link State ............................................................................................................. 32
3.3.4.1 D0 L1.2........................................................................................................................................ 32
3.3.4.2 D3cold L2 .................................................................................................................................... 33
3.3.5 时序应用 ........................................................................................................................ 33
3.4 PCIe & USB 接口 ........................................................................................................ 34
3.4.1 PCIe 接口 ...................................................................................................................... 34
3.4.1.1 PCIe 接口定义 ............................................................................................................................. 34
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FIBOCOM_FM150-NA 模块硬件用户手册 Page 6 of 60
3.4.1.2 PCIe 接口应用 ............................................................................................................................. 35
3.4.2 USB 接口 ....................................................................................................................... 37
3.4.2.1 USB 接口定义.............................................................................................................................. 37
3.4.2.2 USB2.0 接口应用 ......................................................................................................................... 37
3.4.2.3 USB3.0 接口应用 ......................................................................................................................... 38
3.5 USIM 接口 .................................................................................................................. 38
3.5.1 USIM1 管脚 ................................................................................................................... 38
3.5.2 USIM2 管脚 .................................................................................................................. 39
3.5.3 USIM 接口电路 .............................................................................................................. 39
3.5.3.1 “常闭式”SIM 卡座 ......................................................................................................................... 39
3.5.3.2 “常开式”SIM 卡座 ......................................................................................................................... 40
3.5.4 USIM 热插拔 .................................................................................................................. 40
3.5.5 USIM 设计要求 .............................................................................................................. 41
3.6 状态指示 ..................................................................................................................... 41
3.6.1 LED1#信号 .................................................................................................................... 42
3.6.2 WOWWAN#信号 ........................................................................................................... 42
3.7 中断控制 ..................................................................................................................... 43
3.7.1 W_DISABLE1# .............................................................................................................. 43
3.7.2 BODYSAR ..................................................................................................................... 43
3.7.3 PCIe_BOOT_DISABLE ................................................................................................. 44
3.8 ANT Tunable 接口 ....................................................................................................... 44
3.9 Configuration 接口 ...................................................................................................... 44
3.10 其他接口 ..................................................................................................................... 45
4 射频接口 ........................................................................................................................ 45
4.1 RF 接口 ...................................................................................................................... 45
4.1.1 RF 接口功能 .................................................................................................................. 45
4.1.2 RF 连接器性能 ............................................................................................................... 46
4.1.3 RF 连接器尺寸 ............................................................................................................... 46
4.1.4 RF 连接器装配 ............................................................................................................... 48
4.2 工作频段 ..................................................................................................................... 49
4.3 发射功率 ..................................................................................................................... 51
4.4 接收灵敏度 ................................................................................................................. 52
4.4.1 双天线接收灵敏度 ......................................................................................................... 52
4.4.2 四天线接收灵敏度 ......................................................................................................... 54
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FIBOCOM_FM150-NA 模块硬件用户手册 Page 7 of 60
4.5 GNSS ......................................................................................................................... 54
4.6 天线设计要求 .............................................................................................................. 55
5 结构规格 ........................................................................................................................ 57
5.1 产品外观 ..................................................................................................................... 57
5.2 结构尺寸 ..................................................................................................................... 57
5.3 M.2 接口类型 .............................................................................................................. 57
5.4 M.2 连接器 .................................................................................................................. 58
5.5 存储 ............................................................................................................................ 58
5.5.1 保存期限 ........................................................................................................................ 58
5.6 包装 ............................................................................................................................ 58
5.6.1 托盘包装 ........................................................................................................................ 59
5.6.2 托盘尺寸 ........................................................................................................................ 59
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FIBOCOM_FM150-NA 模块硬件用户手册 Page 8 of 60
1 前言
1.1 说明
本文阐述了 FM150-NA(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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FIBOCOM_FM150-NA 模块硬件用户手册 Page 9 of 60
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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FIBOCOM_FM150-NA 模块硬件用户手册 Page 10 of 60
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
LTE FDD: Band 2, 4, 5, 7, 12, 13, 14, 17, 25, 26, 29, 30, 66,71
LTE TDD: Band 41, 42,48
LAA Band 46 Receiver only
5G NR 支持 SA/NSA
NR: n2, n5,n7,n12, n25,n41, n66,n71,n78
WCDMA/HSPA+: Band 1, 2, 4, 5, 8
GNSS: 支持 GPS, GLONASS, Galileo, BDS, QZSS
功率等级
Class 3 (23.5dBm±1dBm) for WCDMA bands
Class 3 (23dBm±1dBm) for LTE bands
Class 3 (23dBm±1dBm) for NR Sub6 bands
Class 2 (26dBm±1dBm) for B41/n41/78 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 7 DLCA
支持 DL-256QAM, UL-64QAM
支持 RF 带宽 1.4-20MHz
支持 DL 4*4 MIMO
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规格
最大上行峰值速率 150Mbps (CAT 13)
最大下行峰值速率 2.0Gbps (CAT 20)
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
上行仅支持单发射
下行最大支持 4*4 MIMO
最大上行峰值速率 450Mbps
最大下行峰值速率 2.1Gbps
NR Sub6 ENDC
Characteristic
LTE Modulation: DL-256QAM, UL-64QAM
NR Modulation: DL-256QAM, UL-256QAM
LTE DL 最大支持 4*4 MIMO
NR DL 最大支持 4*4 MIMO
最大上行峰值速率 525Mbps
最大下行峰值速率 3.3Gbps
电源 DC: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
物理特性
接口:M.2 Key-B
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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FIBOCOM_FM150-NA 模块硬件用户手册 Page 12 of 60
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
DL CA 组合
2CA Inter-band
2+4, 5, 12, 46,48, 66,71 4+5, 12,46, 71 12+66 48+66
Intra-band(non-contiguous) 2, 4,48,66 Intra-band(contiguous) 2, 48, 66
3CA Inter-band
2A-2A-4A;2A-2A-12A;2A-2A-66A;2A-2A-71A;2A-4A-4A;2A-4A-5A;2A_4A_12A ;2A-4A-71A;2A-12A-66A;2A-46C;2A-46A-46A; 2A-46A-48A; 2A-46A-66A;2A-48A-66A;2A-48A-48A;2A-48C;2C-66A;2A-66A-66A;2A-66A-71A;2A-66C 4A_4A_12A;4A-4A-71A;4A_46A_46A;4A-46C 12A-66A-66A;12A-66C 46A_46A_66A; 46A_48A_66A; 46C_66A 48A-48A-66A;48C-48A;48C-66A; 66A-66A-71A;66A-66C;66C-71A
Intra-band(non-contiguous) 46, 48 Intra-band(contiguous) 48
4CA Inter-band
2A-2A-4A-12A;2A-2A-4A-71A;2A-2A-12A-66A;2A-2A-66A-66A;2A-2A-66A-71A;2A-2A-66C;2A-4A-4A-12A;2A-12A-66C;2A-12A-66A-66A;2A-46A-46A-66A;2A-46C-66A;2A-46D 2A-66C-71A;2A-66A-66A-71A;2C-66A-66A 4A_46A_46C;4A-46D 46A_46C_66A;46D-66A
Intra-band(non-contiguous) TBD
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DL CA 组合 Intra-band(contiguous) 48
5CA Inter-band
2A_46A_46C_66A;2A-46A-46D;2A-46C-46C;2A-46D-66A;2A_46E 4A-46A-46D 12A_46E 46E_66A
6CA Inter-band 2A_46E_66A;2A-46D-66C 7CA Inter-band 2A_46E_66C
2.4 EN-DC 支持组合
EN-DC 组合 4G 下行 4x4 MIMO
5G-NR 下行 4x4 MIMO 4G 上行 5G-NR 上行
DC_13A_n66A . n66A 13A n66A DC_5A_n2A . n2A 5A n2A DC_66A_n5A 66A . 66A n5A DC_2A_n66A 2A n66A 2A n66A DC_5A_n66A . n66A 5A n66A DC_12A_n66A . n66A 12A n66A DC_30A_n66A 30A n66A 30A n66A DC_12A_n2A . n2A 12A n2A DC_66A_n2A 66A n2A 66A n2A DC_2A_n71A 2A . 2A n71A DC_66A_n71A 66A . 66A n71A DC_66A_n25A* 66A n25A 66A n25A DC_2A-66A_n25A* 2A-66A n25A 66A n25A DC_46C-66A_n25A* 66A n25A 66A n25A DC_66A_n41A . n41A 66A n41A
DC_25A_n41A . n41A 25A n41A
DC_26A_n41A . n41A 26A n41A DC_41A_n41A 41A n41A 41A n41A DC_(n)41AA* 41A n41A 41A n41A DC_2A-46A_n41A* 2A n41A 2A n41A DC_46A-66A_n41A* 66A n41A 66A n41A DC_7A_n78A 7A n78A 7A n78A DC_5A_n78A . n78A 5A n78A DC_66A_n78A 66A n78A 66A n78A DC_2A_n78A 2A n78A 2A n78A DC_12A_n78A . n78A 12A n78A DC_2A-66A_n5A 2A-66A . 2A, 66A n5A DC_5A-66A_n5A 66A . 66A n5A DC_66A-66A_n5A 66A-66A . 66A n5A DC_2A-5A_n66A 2A n66A 2A, 5A n66A DC_2A-12A_n66A 2A n66A 2A, 12A n66A DC_2A-66A_n66A 2A-66A n66A 2A n66A
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EN-DC 组合 4G 下行 4x4 MIMO
5G-NR 下行 4x4 MIMO 4G 上行 5G-NR 上行
DC_5A-66A_n66A 66A n66A 5A n66A DC_12A-66A_n66A 66A n66A 12A n66A DC_2A-2A_n66A 2A-2A n66A 2A, 2A n66A DC_2A-66A_n2A 2A-66A n2A 66A n2A DC_12A-66A_n2A 66A n2A 12A, 66A n2A DC_2A-66A_n41A n41A 2A, 66A n41A DC_2A-66A_n71A 2A-66A . 2A, 66A n71A DC_2A-46A_n71A* 2A . 2A n71A DC_46A-66A_n71A* 66A . 66A n71A DC_2A_(n)71AA* 2A . 2A n71A DC_66A_(n)71AA* 66A . 66A n71A DC_41C_n41A* 41C n41A 41C n41A DC_5A-7A_n78A 7A n78A 5A, 7A n78A DC_66A-66A_n78A 66A_66A n78A 66A n78A DC_2A-66A_n78A 2A-66A n78A 2A, 66A n78A DC_2A-66A_(n)71AA*
2A-66A . 2A, 66A n71A
DC_41D_n41A* 41D n41A 41C n41A DC_(n)41DA* 41D n41A 41C n41A
注意:
1. 标记*代表计划支持组合。
2. 4G UL 仅支持单载波或带内连续 CA。
2.5 应用框图
FM150 模块外围应用如图 2-1 所示:
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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
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
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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::
注意:
1. MIMO1 和 MIMO2 低频只支持 B71/n71
2. n41 接收路径同每个天线的 MHB 接收路径共用
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。
天线连接器 功能描述 频段描述 频率范围
(MHz)
M Main ANT
LB/MHB_TRX
UHB_n78_MIMO DRX
617-960
1710-2690
3300-3800
M1 MIMO1 ANT
LB1/MHB MIMO PRX
n41_TRX2
UHB_n78_MIMO PRX
LAA B46 PRX
617-2690
3300-3800
5150-5925
M2 MIMO2 ANT
LB1/MHB_MIMO DRX
UHB_n78_TRX
617-960
1710-2690
3300-3800
D/G Diversity &
GNSS ANT
LB/MHB/UHB_n78_DRX
LAA B46_DRX
617-2690
3300-3800
5150-5925
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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 CMOS 3.3V
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-保留 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
模块公网射频与 WiFi/BT 无线共存
管理。当公网 LAA 波段的发射功率
超过限值时,该引脚输出高电平关
闭 5 GHz WLAN 的接收低噪声放
大器。保留
CMOS 1.8V
60 WLAN_TX_EN I PD
模块公网射频与 WiFi/BT 无线共存
管理。当外部 5 GHz WLAN 工作
时,该引脚接收到高电平,关闭
LAA 波段的接收低噪声放大器。保
留
CMOS 1.8V
61 ANTCTL1 O - 调谐天线控制位 1 CMOS 1.8V
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管脚 管脚名 I/O Reset Value 管脚描述 类型
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),保留
CMOS 1.8V
63 ANTCTL2 O PD 调谐天线控制位 2 CMOS 1.8V
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),保留
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
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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
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 UIM1_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 DCDC 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:
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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
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 电源供电限制
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:
参数 模式 状态 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 4
@+23.5dBm
TBD mA
WCDMA Data call Band 5
@+23.5dBm
TBD mA
WCDMA Data call Band 8
@+23.5dBm
TBD mA
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参数 模式 状态 电流典型值 单位 备注
ILTE-RMS LTE FDD
LTE FDD Data call Band 1
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 2
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 3
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 4
@+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 12
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 13
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 14
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 17
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 18
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 19
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 20
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 21
@+23dBm
TBD mA
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参数 模式 状态 电流典型值 单位 备注
LTE FDD Data call Band 25
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 26
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 28
@+23dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 30
@+22dBm
TBD mA
LTE FDD Data call Band 66
@+23dBm
TBD mA
LTE TDD
LTE TDD Data call Band 38
@+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
LTE TDD Data call Band 42
@+23dBm
TBD mA
INR-RMS FDD data
RMS Current
n2@max power (10MHz,1RB) TBD mA
n5@max power (10MHz,1RB) TBD mA
n7@max power (10MHz,1RB) TBD mA
n12@max power
(10MHz,1RB)
TBD mA
n25@max power
(10MHz,1RB)
TBD mA
n66@max power
(10MHz,1RB)
TBD mA
n71@max power
(10MHz,1RB)
TBD mA
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参数 模式 状态 电流典型值 单位 备注
TDD data
RMS Current
n41@max power
(10MHz,1RB)
TBD mA
n48@max power
(10MHz,1RB)
TBD mA
n78@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 3 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:
管脚 管脚名 I/O 复位值 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。
3.3/1.8V
67 RESET# I PU 模块复位,内部 20K 上拉。低电
平有效。 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 3.3/1,8V
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。
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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 端口应使用低复位
值或下拉端口,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 FULL_CARD_POWER_OFF#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 时间后模块完成初始化过程。开机时序如图 3-5 所示:
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
+3.8V
PERST#
tpr
RESET#
ton1
Module State Initialization Activation(AT Command Ready)
FCPO#
ton2
typical 30s
OFF
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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:
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。
+3.3V
PERST#
tpd
RESET#
Module State FinalizationActivation
FULL_CARD_POWER_OFF#
toff2
tsd
OFF
AT+CFUN=0
toff1
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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
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。
图 3-8 Reset 时序 1st
+3.8V
PERST#
RESET#
Module State InitializationActivation
FCPO#
typical 30s
Baseband reset Activation
toff2
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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
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 InitializationActivation
FCPO#
typical 30s
Activation
toff
Finalization OFF
AT+CFUN=0
toff2
toff1
ton1
ton2
tsd
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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:
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:
+3.8V
PERST#
RESET#
Module State D0 L1.2@S0/S0ixD0
FCPO#
D0
+3.3V
PERST#
RESET#
Module State D3cold L2@S0/S0ixD0
FCPO#
D0
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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
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 模块插入 PC 后,
PCIe 接口配合驱动程序可以在Win10&Linux 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&Linux 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
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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
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 PU
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。
1.8V/3.3V
52 CLKREQ# I/O L
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
1.8V/3.3V
54 PEWAKE# O L
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。
1.8V/3.3V
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 Gbp/s,在 PCB Layout 必须严格遵守以下规则:
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差分信号对要求走线平行,等长;
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);
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
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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 Gen 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 Chrome/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,
USB2.0
9 USB D- I/O USB 2.0 数据- 0.3-3V,
USB2.0
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,
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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:
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,支持双卡单待,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:
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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
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:
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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:
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:
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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:
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 3 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,漏极输出 CMOS 3.3V
23 WOWWAN# O PD 模块唤醒 Host(AP)信号,Reserved CMOS 1.8V
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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
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
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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 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:
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
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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,
请保持悬空。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 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 - RFFE1 时钟,外接 MIPI RF 器件 CMOS 1.8V
58 RFFE_SDATA I/O - RFFE1 数据,外接 MIPI RF 器件 CMOS 1.8V
61 ANTCTL1 O - 天线匹配调整控制,第 1 位。 CMOS 1.8V
63 ANTCTL2 O - 天线匹配调整控制,第 2 位。 CMOS 1.8V
65 ANTCTL3 O - 天线匹配调整控制,第 3 位。 CMOS 1.8V
3.9 Configuration 接口
FM150 模块提供 4 个 Configuration 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 -
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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–USB3.1, Gen2
PCIe Gen3 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。
4 射频接口
4.1 RF 接口
4.1.1 RF 接口功能 FM150 模块提供 4 个 RF 连接器用于外部天线的连接。如图 4-1 所示,“M”为 RF 主天线,用于收发
射频信号。“D/G”为 Diversity 天线,用于接收分集射频信号, M1 和 M2 支持 4x4 MIMO。
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图 4-1 RF 接口示意图
4.1.2 RF 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
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:
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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
图 4-4 0.81mm 同轴线扣入 RF 连接器示意图
注意:
射频连接器头是一种精密的连接器,请使用定制工具插拔射频测试线,以免造成不必要的损坏。
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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 2 1900MHz LTE FDD/WCDMA 1850-1910 1930-1990
Band 4 1700MHz LTE FDD/WCDMA 1710-1755 2110-2155
Band 5 850MHz LTE FDD/WCDMA 824-849 869-894
Band 7 2600Mhz LTE FDD 2500-2570 2620-2690
Band 12 700MHz LTE FDD 699-716 729-746
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工作频段 工作频点 模式 发射 (MHz) 接收 (MHz)
Band 13 700MHz LTE FDD 777-787 746-756
Band 14 700MHz LTE FDD 788-798 758-768
Band 17 700MHz LTE FDD 704-716 734-746
Band 25 1900MHz LTE FDD 1850-1915 1930-1995
Band 26 850MHz LTE FDD 814-849 859-894
Band 29 700MHz LTE FDD N/A 716-728
Band 30 2300MHz LTE FDD 2305-2315 2350-2360
Band 41 2500MHZ LTE TDD 2496-2690 2496-2690
Band 42 3500MHZ LTE TDD 3400-3600 3400-3600
Band 46 5200MHZ LTE TDD N/A 5150-5925
Band 48 3600MHZ LTE TDD 3550-3700 3550-3700
Band 66 1700MHz LTE FDD 1710-1780 2110-2200
Band 71 600MHz LTE FDD 663-698 617-652
n2 1900MHz NR 1850-1910 1930-1990
n5 850MHz NR 824-849 869-894
n7 2600Mhz NR 2500-2570 2620-2690
n12 700MHz NR 699-716 729-746
n25 1900MHz NR 1850-1915 1930-1995
n41 2500MHZ NR 2496-2690 2496-2690
n48 3600MHZ NR 3550-3700 3550-3700
n66 1700MHz NR 1710-1780 2110-2200
n71 600MHz NR 663-698 617-652
n78 3500MHZ NR 3300-3800 3300-3800
GPS L1 - - / 1575.42±1.023
GLONASS L1 - - / 1602.5625±4
BDS - - / 1561.098±2.046
Galileo - - / 1559-1592
QZSS - - / 1575.42±1.023
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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 (dBm)
发射功率典型值 (dBm) 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 4 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 2 23±2.7 23±1 dBm
Band 4 23±2.7 23±1 dBm
Band 5 23±2.7 23±1 dBm
Band 7 23±2.7 23±1 dBm
Band 12 23±2.7 23±1 dBm
Band 13 23±2.7 23±1 dBm
Band 14 23±2.7 23±1 dBm
Band 17 23±2.7 23±1 dBm
Band 25 23±2.7 23±1 dBm
Band 26 23±2.7 23±1 dBm
Band 30 23±2.7 23±1 dBm
Band 66 23±2.7 23±1 dBm
LTE TDD
Band 41
Normal mode:23±2.7 HPUE mode:26+2/-3
Normal mode:23±1 HPUE mode:26±1
dBm
Band 42 23+2.7/-3.2 23±1 dBm
Band 48 23+2.7/-3.2 23±1 dBm
Band 71 23±2.7 23±1 dBm
5G NR
n2 23±2±TT 23±1 dBm
n5 23±2±TT 23±1 dBm
n7 23±2±TT 23±1 dBm
n12 23±2±TT 23±1 dBm
n25 23±2±TT 23±1 dBm
n41 Normal mode:23±2±TT
Normal mode:23±1
dBm
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模式 频段 3GPP 标准 (dBm)
发射功率典型值 (dBm) 单位
HPUE mode:26+2+TT/-3-TT
HPUE mode:26±1
n48 Normal mode:23+2+TT
23±1 dBm
n66 23+2+TT/-3-TT 23±1 dBm
n71 23+2+TT/-3-TT 23±1 dBm
n78
Normal mode:23+2+TT/-3-TT HPUE mode:26+2+TT/-3-TT
Normal mode: 23±1 HPUE mode:26±1
dBm
注意:
TT :测试公差
f ≤ 3.0GHz 3.0GHz < f ≤ 4.2GHz 4.2GHz < f ≤ 6GHz
BW ≤ 40MHz 0.7dB 1.0dB 1.0dB
40mHz < BW≤ 100MHz 1.0dB 1.0dB 1.0dB
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:
模式 频段 3GPP 标准 (dBm) 接收灵敏度典型值 (dBm)
单位
WCDMA
Band 1 -106.7 TBD dBm
Band 2 -104.7 TBD dBm
Band 4 -106.7 TBD dBm
Band 5 -104.7 TBD dBm
Band 8 -103.7 TBD dBm
LTE
Band 2 -94.3 TBD dBm
Band 4 -96.3 TBD dBm
Band 5 -94.3 TBD dBm
Band 7 -94.3 TBD dBm
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模式 频段 3GPP 标准 (dBm) 接收灵敏度典型值 (dBm)
单位
Band 12 -93.3 TBD dBm
Band 13 -93.3 TBD dBm
Band 14 -93.3 TBD dBm
Band 17 -93.3 TBD dBm
Band 25 -92.8 TBD dBm
Band 26 -93.8 TBD dBm
Band 29 -93.3 TBD dBm
Band 30 -95.3 TBD dBm
Band 66 -95.8 TBD dBm
Band 41 -94.3 TBD dBm
Band 42 -95 TBD dBm
Band 48 -95 TBD dBm
Band 46 -88.5 TBD dBm
Band 71 -93.3 TBD dBm
NR
n2 -94.8 TBD dBm
n5 -94.8 TBD dBm
n7 -94.8 TBD dBm
n12 -93.8 TBD dBm
n25 -93.3 TBD dBm
n41 -94.8 TBD dBm
n48 TBD TBD dBm
n66 -96.3 TBD dBm
n71 -94.0 TBD dBm
n78 -95.8 TBD dBm
注意:
以上数值是在双天线条件下(主+分集)测得的。 对于单个主天线(无分集),LTE 的每个频段的
灵敏度将下降约 3dB。
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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 (dBm)
接收灵敏度典型值 (dBm)
单位
LTE
Band 2 -97.0 TBD dBm
Band 4 -99 TBD dBm
Band 7 -97.0 TBD dBm
Band 25 -95.5 TBD dBm
Band 30 TBD TBD dBm
Band 66 -98.5 TBD dBm
Band 41 -97.0 TBD dBm
Band 42 -97.2 TBD dBm
Band 48 TBD TBD dBm
Band 46 TBD TBD dBm
Band 71 TBD TBD dBm
NR
n2 TBD TBD dBm
n7 TBD TBD dBm
n25 TBD TBD dBm
n41 TBD TBD dBm
n48 TBD TBD dBm
n66 TBD TBD dBm
n71 TBD TBD dBm
n78 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, Galileo, BDS, QZSS,GNSS 的性能参数见下表。
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指标参数 说明 结果 单位 备注
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。
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:
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 4(1700):445 MHz
WCDMA band 5(850):70 MHz
WCDMA band 8(900):80 MHz
带宽(LTE)
LTE band 2(1900):140MHz
LTE band 4(1700):445MHz
LTE band 5(850):70 MHz
LTE band 7(2600):190 MHz
LTE Band 8(900):80 MHz
LTE Band 12(700):47 MHz
LTE Band 13(700):41 MHz
LTE Band 14(700):40 MHz
LTE Band 17(700):42 MHz
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FM150 模块主天线要求
LTE band 25(1900):145 MHz
LTE band 26(850):80 MHz
LTE band 29(700):12 MHz
LTE band 30(2300):55 MHz
LTE band 41(2500):194 MHz
LTE band 42(3500):200 MHz
LTE band 46(5200):775 MHz
LTE band 66(1700):490MHz
LTE band 71(600):35MHz
带宽(NR)
n2(1900):140MHz
n5(850):70 MHz
n7(2600):190 MHz
n12(700):47 MHz
n25(1900):145 MHz
n41(2500):194 MHz
n66(1700):490MHz
n71(600):35MHz
n78(3500):5000Hz
带宽(GNSS)
GPS:2 MHz
GLONASS:8MHz
BDS:4MHz
Galileo:33MHz
QZSS:2MHz
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
天线相关参数 < 0.5
注意:
B30 天线设计建议:Peak gain<1dBi(FCC EIRP 要求),Efficient>50%(运营商 TRP 要求)。
请严格按照以上要求设计天线,因超出以上要求导致的问题我司并不对此负责。
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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:
图 5-2 结构尺寸图
5.3 M.2 接口类型
FM150M.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 30525 封装(30x52mm,
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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。
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。
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5.6.1 托盘包装 FM150-NA 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:
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 5-6 所示:
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图 5-6 托盘尺寸(单位:mm)