CLM920-NC5-LTE模块硬件使用指南

产品名称CLM920_NC5_LTE模块硬件使用指南

页数40

版本VI.7

日期2019/9/2

CLM920_NC5

LTE模块硬件使用指南

V1.7

©

上海域格信息技术有限公司

CLM920_NC5LTE模块硬件使用指南©

历史记录

版本日期作者描述

V1.020160808David初稿

VI.120161101DavidI.修改模拟语音电路描述

1.增加供电电源描述

V1.220161130David

2.增加PCM描述

V1.320170215David1.增加支持LTEcat.l规范的描述

V1.420170323David1.增加WCDMAB5RF指标

V1.520170421David1.通过高低温极限测试，修改模块工作范围

V1.620170628David

1.28脚改为预留

V1.720190902文档组

2.修改USIM参考电路

ShangHaiYUGEInformationTechnologyco..LTD第2页共35页

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目录

第1章引言.................................................................6

第2章产品综述.............................................................7

2.1产品简介.............................................................7

2.2模块特性.............................................................7

2.3模块功能.............................................................9

第3章接口应用描述.........................................................II

3.1本章概述.............................................................11

3.2模块接口...........................................................11

3.2.152-pin金手指...................................................11

3.2.2接口定义......................................................12

3.3电源接口...........................................................14

3.4开关机复位模式......................................................16

3.4.1开机时序.......................................................16

3.4.2掉电关机.......................................................16

3.4.3复位控制......................................................17

3.5USB接口...........................................................18

3.6UART接口........................................................18

3.7USIM接口..........................................................19

3.7.1USIM卡参考电路...............................................20

3.7.2USIM.DET热插拔参考设计.....................................20

3.8通用GPIO接口......................................................21

3.9网络指示接口........................................................22

3.10射频天线接口.......................................................22

3.10.1射频连接器位置................................................23

3.10.2射频连接器尺寸................................................23

3.11模拟语音接口.......................................................25

3.11.1模拟语音参考设计..............................................26

3.11.2PCM数字语音接口.............................................27

第4章总体技术指标........................................................28

4.1本章概述............................................................28

4.2T作频率............................................................28

4.3传导射频测量........................................................28

4.3.1测试环境.......................................................28

4.3.2测试标准.......................................................29

4.4传导接收灵敏度和发射功率...........................................29

4.5天线要求............................................................30

4.6功耗特性............................................................31

第5章接口电气特性........................................................33

5.1工作存储温度........................................................33

ShangHaiYUGEInformationTechnologyco..LTD第3页共35页

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5.2模块10电平........33

5.3电源..............33

5.4静电特性............................................................33

第6章结构及机械特性......................................................34

6.1外观................................................................34

6.2MiniPCIExpress连接器..............................................34

6.3模块固定方式........................................................35

图目录

图2-1CLM920_NC5MiniPCIE模块功能框图..................................10

图3-1金手指TOP面和BOTTOM面........................................11

图3・2金手指TOP和BOTTOMAB处细节尺寸...............................12

图3-3LDO电源参考电路....................................................14

图3-4DCDC电源参考电路..................................................15

图3-5MOS管控制电源开关参考电路..........................................15

图3-6GSMTDMA突发电流电源压降..........................................15

图3-7开机时序图............................................................16

图3-8复位参考电路.........................................................17

图3-9复位时序图............................................................17

图3-10USB连接设计电路图.................................................18

图3-11UART串口设计图....................................................19

图3-12电平转换电路.......................................................19

图3-13USIM设计电路图.....................................................20

图3・14SIM卡热插拔检测....................................................21

图3-15WAKEUP_OUT信号波形.............................................22

图3-16网络指示灯7电路图....................................................22

图3-17RF连接器分布位置图.................................................23

图3-18RF连接器尺寸图.....................................................23

图3-19匹配的同轴射频线尺寸图..............................................24

图3-20主集和分集天线匹配电路..............................................24

图3・21带分集和不带分集天线接收信号强度比较...............................25

图3-22模拟语音参考电路....................................................26

图6-1CLM920_NC5外观图..................................................34

图6-2连接器尺寸...........................................................34

表目录

表2・1模块规格说明..........................................................7

表2-2模块频段列表..........................................................7

表2-3关键特性..............................................................8

表3/IO参数定义..........................................................12

表3-2接口定义..............................................................12

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表3-3电源管脚定义.............14

表3-4开关机复位管脚定义……...16

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表3・5开机时序参数.........................................................16

表3-6RESET引脚参数.....................................................17

表3-7USB接口管脚定义....................................................18

表3-8UART串口信号定义...................................................19

表3-9SIM卡信号定义.......................................................20

表3-10SIM卡热插拔检测脚定义..............................................21

表3-11通用GP1O管脚定义..................................................21

表3-12网络指不灯管脚定乂..................................................22

表3-13网络指示状态........................................................22

表3-4RF连接落主要参数....................................................23

表3-15模拟语音管脚定义....................................................25

表3-16PCM管脚定义.......................................................27

表3/7PCM具体参数.......................................................27

表4-1射频频率表...........................................................28

表4-2测试仪器.............................................................28

表4-32G3G射频指标........................................................29

表4-44G射频灵敏度指标....................................................29

表4-54G射频发射功率指标..................................................3()

表4-6主集天线指标要求.....................................................30

表4-7GNSS天线指标要求........31

表4-8GSM功耗............................................................31

表4-9WCDMA功耗........................................................31

表4-10LTE功耗............................................................31

表4・11TDS-CDMA功耗.....................................................32

表5-1CLM920.NC54G模块工作温度.........................................33

表5-2CLM920_NC5MiniPCIE模块电气特性.................................33

表5-3CLM920_NC5模块工作电压............................................33

表5-4CLM920_NC5ESD特性................................................33

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第1章引言

本文档是无线解决方案产品CLM920,NC5MiniPC1E模块硬件接口手册，旨在描述该模块方案

产品的硬件组成及功能特点、应用接口定义及使用说明，电气和机械特性等，为用户基于该产品的

应用开发提供硬件说明。

术语缩写:

ADCAnalog-DigitalConverter模数转换

AFCAutomaticFrequencyControl自动频率控制

AGCAutomaticGainControl自动增益控制

ARFCNAbsoluteRadioFrequencyChannelNumber绝对射频信道号

B2BBoardtoBoardConnector板对板连接器

BERBitErrorRate比特误码率

CDMACodeDivisionMultipleAccess码分多址

DAIDigitalAudiointerface数字音频接口

DACDigital-to-AnalogConverter数模转换

DSPDigitalSignalPiocessoi数宇信号处理

DTRDataTerminalReady数据终端准备好

EFREnhancedFullRate增强型全速率

EMCElectromagneticCompatibility电磁兼容

EMIElectroMagneticInterference电磁干扰

ESDElectronicStaticDischarge静电放电

EVDOEvolutionDataOnly演进数据优化或者进化的数据

FRFullRate全速率

GPRSGeneralPacketRadioService通用分组无线业务

HRHalfRate半速率

IMEIInternationalMobileEquipmentIdentity国际移动设备标识

ISOInternationalStandardsOrganization国际标准化组织

PLLPhaseLockedLoop锁相环

PPPPoint-to-pointprotocol点到点协议

RAMRandomAccessMemory随机访问存储器

ROMRead-onlyMemory只读存储器

RTCRealTimeClock实时时钟

SMSShortMessageService短消息服务

UARTUniversalasynchronousreceiver-transmitter通用异步接收/发送器

UIMUserIdentifierManagement用户身份管理

USBUniversalSerialBus通用串行总线

VSWRVoltageStandingWaveRatio电压驻波比

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第2章产品综述

2.1产品简介

CLM920_NC5MiniPCIE模块是一款PCIExpressMiniCard1.2标准的模块，是一款集成

FDD-LTE/TDD-LTE/TD-SCDMAAVCDMA/EVDO/CDMA/EDGE/GSM等多种网络制式和GPS定位服

务的无线终端产品。模块基带芯片采用高通的MDM9X07,支持国内移动联通电信三大网络制式，

支持OS:Windows7/Windows8/Windows10/Android4.0以上等嵌入式操作系统。CLM920_NC5模

块可以应用在以下场合：

◊车载设备

今无线POS机

令无线广告、媒体

◊远程监控

◊智能抄表

令移动宽带

令工业自动化

◊其他无线终端等

2.2模块特性

表2-1模块规格说明

［产品名称

CLM920_NC5LTEforCMCC,CUCCandCTCC,supportSRLTE,GPSandAnalogaudio

LTEforCMCC,CUCCandCTCC,supportGPS»Analogaudio,LTECat.l

CLM920_TB5

spec(optional)

CLM920.TE5LTEforCMCC,CUCCandEU,supportGPSandAnalogaudio

表2-2模块频段列表

模块系列

网络类型频段

CLM920_NC5CLM920_TB5|CLM920_TE5

GSM850qq

GSMGSM900q7

GSM1800qq

LTEFDDBlq

LTEFDDB3VqV

LTEFDDB5qq

LTE(FDD)

LTEFDDB7V

LTEFDDB87q

LTEFDDB20

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LTETDDB38qV

LTETDDB39qq

LTE(TDD)

LTETDDB40qqq

LTETDDB41QylV

TD-SCDMAB34Qqq

TD-SCDMA

TD-SCDMAB39Vqyl

BAND1qV

WCDMABAND5Vqq

BAND8Vylq

CDMA2000/E

BCOq

VDO

GLONASSqV

GNSSGPSVqq

BciDou/Compassqq

£□NOTE

◊模块芯片默认支持Category4o

QGNSS功能可选。

令分集功能可选。

令CLM920TB5可为客户特殊应用支持CAT1制式模块，CAT1制式上行5Mbps,下行10Mbps。

如有频段或技术需求可联系当地技术支持获得帮助。

表2-3关键特性

.性■■

物理特性51mmx30mmx2.8mm

固定方式接地螺丝孔(2)

应用处理器单核ARMCortex-A7处理器，主频1.2GHZ,256kB2级缓存

工作电压3.3V-4.2V典型电压3.7V

节能电流待机电流v5mA

标准SIM接口,支持3.0V/L8V,支持热插拔功能

USB2.0(High-Speed)

硬件复位接口

UART串口接口

应用接口

PCM；模拟语音接口

电源接口

网络状态指示接口

通用GP1O接口

主集天线连接器(MM4829-2702RA4)

天线连接器分集天线连接器(MM4829-2702RA4)

GPS天线连接器(MM4829-2702RA4)

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LTE:

Class3(23dBm±2dB)

UMTS:

Class3(24dBm+l/-3dB)

TD-SCDMA:

发射功率Class2(24dBm+i/-3dB)

CDMA2000：

Class3(24dBm+3/-ldB)

GSM/GPRS:

Class4(33dBm±2dB)GSM850/GSM900

Class1(30dBm±2dB)DCS1800/PCS1900

GSM.EDGE:

GPRS:DL85.6kbps/UL85.6kbps

EDGE:DL236.8kbps/UL236.8kbps

WCDMA:

UMTSR99：DL384kbps/UL384kbps

DC-HSPA+:DL42Mbps/UL5.76Mbps

TD-SCDMA:

TD-HSDPA/HSUPA:2.2Mbps(UL)/2.8Mbps(DL)

数据业务

EV-DOrO/DOrA

CDMAIxEVDOrO:DL2.4Mbps/UL153kbps

CDMAIxEVDOrA:DL3.1Mbps/UL1.8Mbps

LTE:

LTEFDD:DL150Mbps/UL50Mbps@20MBWcat4

LTETDD:DL130Mbps/UL35Mbps@20MBWcat4

LTEFDD:DLlOMbps/UL5Mbps@20MBWcall

LTETDD:DLlOMbps/UL5Mbps@20MBWcatl

GPS/BEIDOU/GLONASS

卫星定位

Protocol：NMEA

分集天线支持LTE分集天线

AT指令支持标准AT指令集(Hayes3GPPTS27.007W27.005)

支持Text和PDU模式

SMS业务支持点对点MO和MT

SMS存储：USIM卡/ME（默认）

虚拟网卡支持USB虚拟网卡

正常工作温度-35℃to+75eC

温度范围极限工作温度・40Cto+85℃

存储温度-40℃io+85℃

模块功能区分标签纸上面M代表主集，D带表分集，G代表GPS,V代表模拟语音

2.3模块功能

CLM920_NC5MiniPCIE模块主要包含以下电路单元:

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◊基带处理单元

◊电源管理单元

令存储器单元

◊射频收发单元

◊射频前端单元

令GPS射频接收单元

CLM920,NC5MiniPCIE模块功能框图如下所示;

GNSSANT

图2-1CLM920_NC5MiniPCIE模块功能框图

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第3章接口应用描述

3.1本章概述

本章主要描述该模块的接口定义和应用。包含以下几部分:

令52-pin金手指

◊接口定义

◊电源接口

令USB接口

令USIM接口

。UART接口

令WWAN控制接口

令PCM/模拟语■&接口

◊射频天线接口

3.2模块接口

3.2.152-pin金手指

CLM920_NC5MiniPCIE模块使用52-pinMiniPCIE金手指作为外部交互接口。

I24,201

2x02.60±0.10\

[由Ieo.io|A]B|C|\

©

TopSide

■<H3.WI

Pin81

7_a

CardV^Adth

图3-1金手指TOP面和BOTTOM面

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图32金手指TOP和BOTTOMAB处细节尺寸

3.2.2接口定义

CLM920_NC5MiniPCIE模块接口是标准MiniPCIExpress接口.模块接口定义如下表所示:

_____________________________________表3-110参数定义______________________

・■符号标志描述

10双向输入输出

PI电源输入

PO电源输山

AI模拟输入

AO模拟输出

DI数字输入

DO数字输出

表3-2接口定义

|管脚||标准定义,|模块定义■|io||功能描述■■1备注

1WAKE#MIC+AI音频输入+

23.3VauxVBATPI电源输入

3COEX1MIC-AI音频输入-

4GNDGND地

AT设置耳机和喇

5COEX2SPK+/REC+AO模拟输出+

叭

61.5VUIM_DETDISIM卡热插拔检测

AT设置耳机和喇

7CLKREQ#SPK-/REC-AO模拟输出-

叭

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8UIM_PWRUIM_PWRPOSIM电源输出

9GNDGND地

1()UIM_DATAUIM_DATAIOSIM数据信号

11REFCLK-UART_RXDI串口接收信号

12UIM.CLKUIM_CLKDOSIM时钟信号

13REFCLK+UART.TXDO串口发送信号

14UIM_RESETUIM_RESETDOSIM复位信号

15GNDGND地

16UIM_VPPNC

17RESERVEDVDD_EXTPO1.8V输出电源

18GNDGND地

19RESERVEDWAKEUPJNDI模块睡眠控制1.8V,低电平有效

20W_DISABLE#W.DISABLE#DI关闭射频通信低电平有效

21GNDGND地

22PERST#RESETDI复位控制低电平有效

23PERnOUART.CTSDI串口发送清除

243.3VauxVBATPI电源输入

25PERpOUART.RTSDO串口请求发送

26GNDGND地

27GNDGND地

281.5VPWRKEYPI开机信号预留，上电开机

29GNDGND地

30SMB.CLKNC

31PETnONC

32SMB.DATAWAKEUP_OUTDO模块唤醒主机

33PETpONC

34GNDGND地

35GNDGND地

36USB_D-USB_DMIOUSB差分信号-

37GNDGND地

38USB_D+USB_DPIOUSB差分信号+

393.3VauxVBATPI电源输入

40GNDGND地

413.3VauxVBATPI电源输入

42LED.WWAN#LED.WWAN#OC状态灯指示

43GNDGND地

44LED_WLAN#UIM_DETDI热插拔检测预留SIM热插拔

45RESERVEDPCM_CLKDOPCM时钟脉冲

46LED_WPAN#NC预留状态灯指示

47RESERVEDPCM_DOUTDOPCM发送数据

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481.5VNC

49RESERVEDPCM_DINDIPCM接收数据

50GNDGND地

51RESERVEDPCM.SYNCDO帧同步信号

523.3VauxVBATPI电源输入

山NOTE

Q该模块一般10端口电平为I.8V（除SIM外，SIM卡端口电平支持1.8V和3.0V）。

令该模块定义RESERVED和NC的管脚悬空，不得使用。

3.3电源接口

CLM920_NC5MiniPCIE模块电源接口包含两部分:

令VBAT为模块工作电源；

令UIM_PWR为SIM卡工作供电电源；

CLM920_NC5MiniPCIE模块电源接口如下：

表3-3电源管脚定义

|管脚号■■称■|i/o|［描述・［最小电压1典型电压，I最大电压■

2,24,39,41,52VBATPI模块电源3.3V3.7V4.2V

1.8V/2.85

8UIM_PWRPOSIM电源01.9/2.95V

V

17VDD_EXTPO输出电源1.8V

4,9,15,18,21,26,2

7,29.34.35,37.40,GND地-0-

43,50

CLM920_NC5MiniPCIE模块采用单电源供电模式，模块提供5路供电管脚，14路地管脚。为

保证模块正常工作，所有电源和地管脚都要连接使用。模块供电范围为3.3—4.2V,建议采用3.7V/2A

电源供电。模块在传输数据或通话瞬间会产生峰值2A以上的电流，导致电源上会有一个比较大的

纹波，因此客户设计电路时，电源走线保持尽量短足够宽。建议靠近电源输入处预留1颗220uF电

容。建议客户可以使用DCDC或LDO提供足够电流。然后通过MOS管控制VBAT供电，以便能将

模块完全断电。实际使用可参考以下电路设计：

DC5V

-T-VINVABT

OUT►——HZ

EN

100KI

<I----------------------MIC29302WU

EN--------220ud+

ADJLUFJO.IUF

lOOuF+O.luF51Kl

GND

图3-3LDO电源参考电路

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