无线产品中的RF部分：外购还是自行开发？

    随着无线技术的发展,便携式信息产品和RF（射频）技术已经结下了不解之缘。在开发信息产品时已经不能回避RF的设计问题。对于RF设计部分，究竟是外购还是自行开发？这个问题从来不能简单地回答。根据各单位，各人在整个电子无线产品生产上、下游关系中所处的位置的不同，会给出不同的答案。
 

    如果你是一个设计单位的领导，单位内有一些数字技术和软件方面的专家，需要为商用电子产品寻找一种通用的RF设计方案，你会选择一种答案；如果你是大学里设计小组的一位系统设计工程师，需要解决一百台专用的RF装置，这时你会选择另一种答案。
 

    决定这个问题虽然没有严格的规律可以遵循，但是通常的思路却是十分明确的；一般地说要求根据经验，集中考虑和现实经济有关的几个问题。例如，对于RF设计任务，你们单位是否（诚实地说）真正能够胜任，是否的确有时间可以从容地进行设计，此外，是否有合适的测试设备可以利用等等。如果对以上问题都能肯定，在这种情况下是值得自行开发设计的。
 

    如果你单位不具备基本的条件，走出去找可以提供现成的、有经验的RF装置公司外购，应该说是比较划算的。尤其是在只需要很少的数量时，自行设计所需的经费支出又非常难于准确估计时，更应该考虑外购方案。
 

    在决定自行设计还是外购时，应该考虑生产的批量、成本以及诸如工作距离、功耗和数据传输率等性能指标。但是需要解决的问题虽然千差万别，最关键的因素是你单位是否具有RF方面的专业人才。
 

    你所需要解决的问题可能是：非RF部分，没有专利保护的IrDA ( Infrared Data Association )部分，UHF RF部分（实现起来比较便宜，但需要付专利费），以及扩频部分（先进的产品设计工作在2.4GHz，但没有专利保护）。它们的解决方案也很不相同，例如，是使用单独的部件？还是使用比较流行的混合电路？这些混合电路是采用通用的IC或模块，还是采用自行设计的线路？等等。但是不论选择哪种方案，决定性的因素是：你是否具有RF方面的技术专家人才。
 

    RF专家目前比较稀缺。许多公司都有很好的数字技术和软件方面的专家，但是他们大多数都不知道如何把他们的技术应用到无线电产品中去。

　

需要尽快作出决定，确定选择的方案
 

    进入市场的产品开发项目，开发周期大约仅为几个月；合作开发的项目，周期约需两年半。不管是什么项目，经验说明如果你希望项目能够成功地按期完成，都需要尽快决定选用什么方案。主要开发单位的技术力量通常都能完成概念性样机或者功能性样机；能够从总体上确定产品的结构并且启动产品的开发。但是，在这些完成之后还有许多艰巨的工作要去完成，完成这些工作需要经验和组织管理。这是就需要外部的帮助了。
 

    确定哪些工作依靠外边作，哪些自己作的方案时，需要考虑的因素包括设计完成的最后期限，设计完成时所采用的器件是否会过时，以及成本费用等。成本又和生产的批量、制造技术、测试条件等情况密切相关。所有这些问题的考虑都需要迅速作出决断。因为不论RF部分是外购还是自己开发，设计的周期都是不能延长的。通常信息产品的设计周期为6～9个月。你总不能花费一、两个月来考虑决定外协还是自己开发一个部件吧。一般认为，如果你单位具有一定的RF开发经验，可以拿出三周的时间决定RF是外协还是自行开发；如果没有这方面的经验，最好在数天内就决定这个问题。
 

    根据Motorola公司开发GSM无线电话手机所用芯片的经验，他们认为：手机产品的生命周期大约为1～1.5年。某种型号手机所用芯片的生存周期可达2～3年。而变型产品即已有型号产品的改进型，一般生存周期仅为4个月左右。因此最多只能花费几周的时间来分析决定是否外协的问题。
 

    也有人考虑到当前移动通信迅速发展的情况，建议应该更快地进行决策。认为如果对于RF设计没有经验、信心不足，就不应该考虑自行设计。这时候只能从经济方面考虑，最多用几个小时的时间就应能解决问题。如果的确有胜任的工程师，最多花费3、4天的工夫也就足够能从技术和经济等方面作出决定了。

　

纯粹经济的分析考虑
 

    生产的批量是经济分析的最重要的因素。如果只生产50台、100台；是不值得自行设计开发的。有的专家建议，如果生产的数量不足5000件，最好外购RF部件。
 

    在进行经济分析时，应该注意投资总额而不是只考虑每个零部件的成本。设计人员在分析决定是外购还是自行设计时，也容易在这个问题上栽跟头。除了零部件的花费以外，至少还应该考虑装配、工作场地、测试所需要的时间和费用，以及成品率等方面的影响和花费。
 

    例如，假设零部件的价钱为$100，需要生产100台信息产品，零部件的总价为$10,000。这时当然还需要考虑其它的因素。如果聘请一位RF设计工程师，如果项目的开发周期为1年，工资加工作条件的费用就需要20万美元；还未计算测试设备应该分摊的费用。因此，除非你确实掌握了技术，而且批量又十分巨大，否则还是利用经济手段进行外购比较合适。这时候只需要花费1万美元就足够了。
 

    批量的大小也很大程度地影响我们的考虑：选择设计独立的专用器件、专用IC还是现有的模块？如果批量小，通常以选用通用模块为宜。但是如果批量较大，又没有大到能够影响外购RF部件价格的程度，这时就应该考虑自行开发。否则，利润都转送给模块的供应商了。

　

高等院校的特殊情况
 

    在高等院校内，资金来源不同，有的来自内部，有的来自外部。以前开展过的研究开发项目所遗留下来的设备，例如测试设备可以很方便地加以利用。因此需要的总投资可能比较小。学校内各种专业人才比较齐全，有利于组织不同专业的联合攻关。但是，聘请人工则比较困难，尤其是需要力争按期完成一定数量的任务需要加班时，加班费用可能比较高，而且难于请到人手。这时候自行设计的项目，生产的数量在50～100件比较适合。此时零件的费用和聘用的人工费用此时大体相等。
 

    此外，在高校如果进行外购或外协还有特殊的难处，那就是经常需要设计人员和内部的用户密切联系，不能在开始前提供完整的技术规范以便签定商业合同。对于外协所需要提供的技术资料和图纸也往往不能及时得到。
 

    任务完成的最后期限也有一些特点，对于研究课题完成的期限并不一定是最重要的。当然按期完成任务是需要的，但并不是最关键的条件。另外，对于学校内部教学所使用的信息产品，例如学生用的套件或假期学校所需用的设备等，性能指标并不是关键，只要能使用，能满足教学需要就可以了，因为不存在竞争。但是如果不能及时在教学需要时提供，则会造成较大的不利影响。

　

做成单独独立的部件？还是设计IC?还是开发模块？
 

    一般认为，模块上市时间快但是成本较高；在较短的开发时间内可以得到较好的性能。如果批量很大，又有足够的开发时间，做成单独的部件成本可能最低，性能也可能做得最好；但是无论如何它的体积总是比别的方案大。如果产品的生产批量十分巨大，设计专用的IC比较合适。专用IC的开发时间和开发费用都比较高，但是最终产品的成本和体积比起另外两种方案都好。有时对最终产品的体积要求十分严格，只能通过设计专用的IC才能满足要求。
 

    对于模块和独立部件的优劣，专家们也有不同的意见。有人认为，RF部分和电源、IrDA部分情况不同。后二者一般都做成单独独立的部件，而RF部分则比较适合于做成模块。如果要开发独立的RF部件，开发费用一般会超过50万美元。因为仅仅测试分析仪器就不会少于15万美元，加上人工及其它费用，没有50万美元是拿不下来的。
 

    也有不少专家持不同意见。他们认为：不要轻率地放弃，单独独立的RF部件方案，如果产品的技术要求和模块的主流要求有所区别时，这时采用独立的部件，采用专用的解决办法可能最好。也有专家主张对于RF部分也要区别对待。频率综合、基带控制器以及DSP等部分比较困难，应该交给专门的人员进行开发。有些部分例如低噪声混频器、低噪声放大器、以及快速数据恢复环路等部分则应小心谨慎从事。有些简单的部分本单位稍稍具有RF技术知识的人员也是可以进行的。

　

多频段问题
 

    不同的频段设计的难度是不相同的。在49MHz频段，今天看来是小事一桩。对于900MHz，可以说相当困难了。到了2.4GHz的ISM ( Industrial, Scientific, Medical ) 频段可以说是难到可怕的程度了。至于到了5.7GHz ，甚至连RF专家也会感到困难的。有人认为从800MHz到2.4GHz，困难程度呈指数增加。
 

    一般认为多频段要比单频段困难。对于蜂窝电话手机的设计，双频段比单频段困难。三频段由于存在信号间的交叉干扰，比双频段又要困难得多。但是也有人认为：双频段仅仅比两个单波段的机器困难一点。三波段仅仅比三个单波段的机器困难一些。
 

    不少专家对于扩频系统谈虎色变，认为，不论是直接排序，还是跳频系统，都应该购买，不应该自行设计开发。在这种场合，专家们再一次强调，不能轻视RF专门人才的作用。

　

软件问题
 

    首先应该避免采用软件无线电装置（software radio ）。关于软件无线电装置目前有两种定义。一种是指采用DSP做成的可重构的通用RF前端。据称，这种技术目前尚处于研究阶段，还没有商品化，估计在今后数年内也不可能实现商品化。目前设计的费用和零部件的费用都比较高。
 

    另外一种定义，是指多频段的RF前端。虽然称为软件无线电，但是基本上是由硬件构成的。目前对于AMPS、CDMA和GSM手机都有这方面的要求。对于RF工程师来说是十分巨大的挑战。
 

    无论是那种定义，一般都应避免采用为宜。
 

    其次，无线信息产品的软件技术和一般软件技术也有不同的特点。因此，尽管信息产品开发人员对软件熟悉程度比对RF硬件强，但仍需重视不可大意。如果你的硬件设计安排了12个月，最好你再安排同样的时间给软件设计。其中，固件（firmware ）设计是最复杂的，最需要技巧。驱动器的复杂程度稍低一些。至于应用层的软件，一般人员都能够胜任。常用的语言是C+，也有用BASIC的。Fortran则很少看到有人用，但是有些已经消失了的老语言仍在被使用。这是因为一旦使用了就很难改掉，用其它语言改写是非常罗唆的事。
 

    也有的专家认为仅仅具备一些C语言的功底是不够的。因为当前软件发展很快，许多人都不只一次地听到过，或者亲自体验过，当前即使是一项中等复杂程度的信息产品设计项目，它所涉及的软件，无论从规模，可管理控制的程度，以及总的成本都在飞速地增长。如果仅仅是一项很小的软件，你也有能力去完成，当然你没有任何理由不去自己完成。但是如果超出了这个限度，虽然问题开始时还不明显，但是随着时间的推移问题就会逐步暴露出来，并迅速呈指数曲线膨胀，愈来愈不可收拾。因此，谦虚谨慎、虚心向有经验的人士吸取知识才是成功之路，才能为你节省时间和资金。
 

    最后需要指出，在签定软件合同时应该和签定硬件合同一样，需要认真对待，条款要全面，明确、周到、不含混。而且，一定要包括能和硬件集成，并结合起来进行调试的条款。