N720V5模块：工业级无线通信的优秀之选

引言

在当今物联网飞速发展的时代，无线通信模块扮演着至关重要的角色。N720V5模块作为一款LTE工业级无线通信模块，以其卓越的性能和丰富的功能，成为开发各类物联网通讯设备的理想选择。本文将深入介绍N720V5模块的各项特性，为电子工程师们在产品设计和开发过程中提供有价值的参考。

文件下载：N720V5.pdf

一、产品概述

1.1 版本与频段支持

N720V5模块支持多种版本和频段，适用于不同的应用场景。具体版本及支持频段如下表所示：	模块	版本	Category	频段
N720V5	CN	Cat4	LTE FDD : B1, B3, B5, B8；LTE TDD : B38, B39, B40, B41；GSM/GPRS/EDGE : 900/1800 MHz

1.2 设计框图

N720V5模块主要包含基带、晶振、电源管理、数字接口（USIM、PCIM、UART）、模拟接口（ADC、USB）以及射频部分等功能单元。这些功能单元协同工作，确保模块的稳定运行。

1.3 基本规格

• 物理特性：尺寸为(30.0±0.1)mm × (28.0±0.1)mm × (2.8±0.1)mm，采用100Pin - LGA封装，重量约5.1g。
• 温度范围：工作温度为 -40°C ~ +85°C，存储温度为 -40°C ~ +90°C。不过在工作温度 -40°C ~ -30°C 和 +75°C ~ +85°C 范围内，部分射频指标会恶化。
• 供电：VBAT供电范围为3.3V ~ 4.3V，典型值为3.8V。
• 电流：休眠模式电流 <8 mA，待机模式电流 <31mA。
• 应用处理器：采用ARM 946处理器，主频最高至0.8 GHz，具有128kB L2缓存，RAM为32MB，ROM为128MB。
• 无线速率：GPRS最大速率为85.6Kbps(DL) / 85.6Kbps(UL)；EDGE最大速率为236.8Kbps(DL) / 236.8Kbps(UL)；TDD - LTE和FDD - LTE非载波聚合Cat4模式下，最大速率均为150Mbps(DL)/50Mbps(UL)。
• 功率等级：EGSM900为 +33dBm (Power Class 4)；DCS1800为 +30dBm (Power Class 1)；EDGE 900MHz为 +27dBm (Power Class E2)；EDGE1800MHz为 +26dBm (Power Class E2)；LTE为 +23dBm(Power Class 3)。
• 应用接口：具备2G/4G天线、4G分集接收天线（50Ω特征阻抗），2组UART口（最高速率至3.6Mbps），1组USIM接口（可自适应1.8V/3V），1组USB2.0高速接口，1组12bit ADC（电压检测范围0~1.4V）以及1组PCM接口。

二、模块管脚

2.1 管脚布局

N720V5模块共100个管脚，焊盘采用LGA封装，支持电源、USB、USIM、PCM、ADC、UART、RF等功能接口。其管脚布局如图所示。

2.2 管脚说明

不同类型的IO接口具有不同的电气特性和功能，具体如下：	IO类型说明	含义
B	数字输入输出，COMS逻辑电平
DO	数字输出，COMS逻辑电平
DI	数字输入，COMS逻辑电平
PO	电源输出
PI	电源输入
AO	模拟输出
AI	模拟输入

各管脚的具体功能和电气特性在文档中有详细说明，例如电源接口的VBAT管脚，是模块主电源输入，电压范围为3.3V ~ 4.3V，外部电源最大需要提供2A电流。

三、电气特性及可靠性

3.1 电气特性

N720V5模块的电气特性参数如下表所示：	模块状态	最小值(极限)	典型值	最大值(极限)
VBAT	3.3V	3.8V	4.3V
I in	/	2A	/

需要注意的是，电压过低可能会导致模块无法正常开机；电压过高或开机瞬间电压过冲有可能会对模块本身造成永久性损坏。在使用LDO或DC - DC给模块供电时，需要保证其输出最小2A的电流。

3.2 温度特性

模块的工作温度范围为 -40℃ ~ 85℃，存储温度范围为 -40℃ ~ 90℃。当环境温度在 -40℃ ~ -30℃和 +75℃ ~ +85℃时，模块的个别射频指标可能会恶化，但对模块的正常使用不会造成较大影响。

3.3 ESD防护特性

在电子产品设计中，ESD防护是非常重要的环节。N720V5模块主要管脚的静电防护能力如下表所示：	测试点	接触放电	空气放电
VBAT	±8KV	±15KV
GND	±8KV	±15KV
ANT	±8KV	±15KV
屏蔽盖	±8KV	±15KV
其它	±2KV	±4KV

客户在设计相关产品时，需要根据产品的应用行业，添加相应的ESD防护，以保证产品质量。

四、射频特性

4.1 工作频段

N720V5模块支持多种工作频段，具体如下表所示：	工作频段	Uplink	Downlink
EGSM900	880~915MHz	925~960MHz
DCS1800	1710~1785MHz	1805~1880MHz
FDD - LTE B1	1920~1980MHz	2110~2170MHz
FDD - LTE B3	1710~1785MHz	1805~1880MHz
FDD - LTE B5	824~849MHz	869~894MHz
FDD - LTE B8	880~915MHz	925~960MHz
TDD - LTE B38	2570~2620MHz	2570~2620MHz
TDD - LTE B39	1880~1920MHz	1880~1920MHz
TDD - LTE B40	2300~2400MHz	2300~2400MHz
TDD - LTE B41	2555~2655MHz	2555~2655MHz

4.2 功率和灵敏度

模块的RF发射功率和接收灵敏度参数如下：	频段	最大发射功率	最小发射功率
EGSM900	33dBm + 2/-2dB	5dBm + 2/-2dB
DCS1800	30dBm + 2/-2dB	0dBm + 2/-2dB
FDD LTE B1	23dBm + 2/-2dB	<-40dBm
FDD LTE B3	23dBm + 2/-2dB	<-40dBm
FDD LTE B5	23dBm + 2/-2dB	<-40dBm
FDD - LTE B8	23dBm + 2/-2dB	<-40dBm
TDD LTE B38	23dBm + 2/-2dB	<-40dBm
TDD LTE B39	23dBm + 2/-2dB	<-40dBm
TDD LTE B40	23dBm + 2/-2dB	<-40dBm
TDD LTE B41	23dBm + 2/-2dB	<-40dBm

GSM接收灵敏度：	频段	灵敏度
EGSM900	≤ -108dBm
DCS1800	≤ -108dBm

Cat 4接收灵敏度：	频段	灵敏度	双工模式
LTE B1	≤ -96dBm	FDD - LTE
LTE B3	≤ -95dBm	FDD - LTE
LTE B5	≤ -95dBm	FDD - LTE
LTE B8	≤ -95dBm	FDD - LTE
LTE B38	≤ -96dBm	TDD - LTE
LTE B39	≤ -96dBm	TDD - LTE
LTE B40	≤ -96dBm	TDD - LTE
LTE B41	≤ -95dBm	TDD - LTE

需要注意的是，以上指标是在实验室环境下测试数据，LTE在5MHz带宽下测试结果，实际当中会由于网络环境的影响会有一定偏差。

五、机械特性

5.1 尺寸

N720V5模块的尺寸为(30.0±0.1)mm × (28.0±0.1)mm × (2.8±0.1)mm，其俯视和侧视尺寸如图所示。

5.2 标贴

模块的标贴模板包含模块型号、IMEI号、CMIIT ID等信息，不过实际效果以实物为准。

5.3 包装

模块采用贴片方式进行过炉焊接，为防止产品受潮，采用了盘装防潮包装的方式，包括铝箔袋、干燥剂、湿度指示卡、吸塑托盘、抽真空等处理方式，以保证产品的干燥，延长其使用时间。同时，模块符合IPC/JEDEC J - STD - 020标准湿敏等级3级要求，拆包后如果长期暴露在空气中，模块会受潮，再次使用时建议进行烘烤，烘烤条件根据受潮情况而定，建议不低于90℃/12小时，且不能将模块放在吸塑托盘直接烘烤。

六、装配

6.1 模块PCB封装

模块采用100PIN LGA封装、SMD焊接方式进行装配，其模块PCB封装底视图如图所示。

6.2 应用PCB封装

应用PCB封装有推荐的尺寸规格，具体如图所示。

6.3 钢网

客户在生产制作钢网时，建议制作0.12 ~ 0.15mm厚度的阶梯钢网，用户可根据实际贴片效果进行微调。

6.4 锡膏

原则上不建议客户使用和模块工艺不同的有铅锡膏，因为有铅锡膏熔点比无铅低35℃，回流工艺参数中温度也比无铅低，时间上相应减少，容易导致模块中的LCC在二次回流处于半融状态导致虚焊。如果客户必须采用有铅制程，请保证回流温度在220℃超过45S，peak达到240℃。

6.5 贴片炉温曲线

用户PCB如果较薄或细长，在SMT过程中存在翘曲的潜在风险，推荐在SMT及回流焊过程中使用载具，防止因PCB翘曲引起的焊接不良。炉温曲线工艺参数要求如下：

• 上升斜率：1 ~ 4℃/sec；
• 下降斜率： -3 ~ -1℃/sec；
• 恒温区：150 - 180℃，时间：60 - 100S；
• 回流区：大于220℃，时间：40 - 90S；
• Peak温度：235 - 250℃。

七、安全建议

在使用N720V5模块时，需要遵循以下安全原则：

• 切勿在有可能起火、爆炸的场所使用，避免在有丙烷气、汽油、可燃性喷雾剂等易燃性气体、粉尘的场所使用产品，以防爆炸或火灾。
• 在禁止使用无线通信的场所，关闭无线通信功能，防止模块发出的电磁波干扰周围设备。
• 请勿私自拆解产品，否则将无法得到产品的售后保修服务。
• 按照硬件设计指南的指导正确设计产品，为产品连接稳定的电源电压，走线应符合安全防火管理要求。
• 避免接触产品引脚，以防静电损坏产品。
• 待机模式下，请勿插拔SIM卡。

总结

N720V5模块以其丰富的功能、稳定的性能和良好的可靠性，为物联网通讯设备的开发提供了有力的支持。电子工程师们在设计和开发过程中，需要充分了解模块的各项特性，严格按照规格书的要求进行设计和调试，以确保产品的质量和性能。同时，在使用过程中要遵循安全原则，保障人身和设备的安全。你在实际应用中是否遇到过类似模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。