AI-NB81 NB-IoT模组：物联网通信的得力助手

在物联网飞速发展的今天，无线通信模组作为连接设备与网络的桥梁，发挥着至关重要的作用。四川爱联科技股份有限公司推出的AI-NB81 NB-IoT模组，凭借其高集成度、低成本、性能稳定等优势，成为物联网领域数据通信的理想基础模组。今天，咱们就来深入了解一下这款模组。

文件下载：AI-NB81.pdf

1. 模组综述

1.1 芯片与架构

AI-NB81 采用芯翼研发的首款 NB-IoT 物联网芯片 XY1100，内置 2M Flash 和 128Kb RAM，将 MCU、PMU、Flash、RAM、DSP、RF 等单元集成一体，实现了射频基带一体化设计。这种设计不仅提高了模组的集成度，还降低了成本，为开发者带来了更多的便利。

1.2 工作波段与功能服务

该模组支持 B3、B5 和 B8 工作波段，能够提供数传、短信等服务，并支持 3GPP Rel - 14 标准。这使得它在不同的网络环境下都能稳定工作，满足多样化的应用需求。

1.3 物理特性与应用场景

AI-NB81 是贴片式模组，尺寸仅为 17.6mm x 15.7mm x 2.3mm，共有 44 个管脚。小巧的尺寸和丰富的外围接口，使其能够轻松内嵌于各类产品中进行二次开发。只要覆盖 NB-IoT 信号的地方，它都能支持通信服务，应用场景十分广泛。

2. 主要性能

2.1 频段与供电

支持 B3、B5、B8 波段，VBAT 供电电压范围有常压 3.1V - 4.2V 和宽压 2.2V - 4.2V 可选，典型供电电压为 3.6V。模组型号尾缀 2 代表宽压版本，如 AI-NB81 - *2。

2.2 功耗与发射功率

在不同工作模式下，耗流表现出色。Idle mode（DRX = 2.56S）时耗流为 251.4μA，PSM 模式下 ≤1.0uA，Tx（23dBm）时为 316.5mA，Rx 为 24.8mA。发射功率为 23 ± 2dBm，能够满足远距离通信的需求。

2.3 传输速率与网络协议

传输速率方面，Cat NB1 可达 62.5（UL）/25.5（DL）kbps。支持 UDP/TCP/COAP/LwM2M/DTLS/MQTT/HTTP*等多种网络协议，以及短消息（SMS）的 PDU 模式，为数据传输提供了多种选择。

2.4 其他特性

支持 USIM/SIM 卡，有 1.8V 和 3V 两种电压可选。主串口用于 AT 命令和数据传输，默认波特率为 9600bps，支持 RTS 和 CTS 硬件流控；调试串口用于 log 输出，默认波特率同样为 9600bps。AT 命令符合 3GPP TS 27.007 和 27.005 标准，STATUS 引脚可指示网络状态。此外，模组还具有良好的物理特性，尺寸小巧、重量轻，工作温度范围广，支持 UART 接口（AT 口）、FOTA 软件升级，所有器件完全符合 EU RoHS 标准，湿敏等级为 3 级，具备一定的 ESD 防护能力。

3. 应用接口

3.1 管脚分布与描述

AI-NB81 模组有 44 个贴片引脚，包括电源接口、UART 接口、USIM/SIM 卡接口、硬件复位接口、休眠控制接口、指示灯接口、ADC 接口、I2C 接口、SPI 接口、LCC 功能接口和辅助 UART 接口等。预留管脚设计为悬空处理，部分带“*”的功能正在开发中。不同的引脚具有不同的功能，如 SPI 相关引脚可用于 SPI 通信，也可做 GPIO 使用；ADC0 引脚可进行模数转换，电压采集范围为 0V - 1V 等。

3.2 接口应用

• 供电输入：模组供电需使用直流电压源，要满足发射脉冲时大于 0.7A 的瞬间峰值电流。为保证模块工作性能，建议使用 ESR 较低的 100uF 钽电容、100nF、100pF 和 22pF 组合进行滤波，滤波电容应尽可能靠近模组，供电入口还可使用稳压管和 TVS 管。
• 供电输出：模组的电源管理单元提供数字稳压电源输出，例如 USIM_VDD 引脚可为 SIM 卡提供 1.8/3.0V 的电源，最大电流为 50mA。
• 复位及唤醒：RESET 引脚（Pin15）可触发模块深度睡眠后唤醒或复位重启功能，正常使用时需保持下拉状态，避免误触发。RESET 引脚和 PSM_EINT 引脚（Pin19）在模块内部为同一网络。当信号脉冲宽度大于 20ms 时为复位信号，大于 100us 且小于 20ms 时为唤醒信号。
• SIM 卡：支持 1 组外置 SIM 卡，支持 1.8/3.0V 电压。为确保稳定性，SIM 卡布线要遵循一定准则，如走线长度不超过 10cm，远离 EMI 源，避免时钟线和数据线交叉，使用低电容的 TVS 管防护 ESD 等。
• UART 接口：支持三路串口，UART0 主要用于数据传输和 AT 命令传送，UART1 为 Debug 口，UART2 为辅助串口，可外接 MCU 进行数据收发。模组串口为 3V 电平，在 1.8V 串口应用中需增加电平转换器。
• ADC 接口：支持 ADC 输入，输入范围小于 3V，精度 12bits，可用于温度检测、电池电压采样以及硬件版本检测等。以电池温度检测为例，上拉电阻的电阻值需和电池内部热敏电阻 25℃ 常温时的电阻值一致，滤波电容的选择要根据检测位置和精度要求来确定。
• 网络状态指示接口：NETLIGHT 引脚（Pin16）可用于驱动网络状态指示灯，高电平表示注册到 NB-IoT 网络，低电平表示未注册。

4. 天线接口

4.1 天线接口与要求

模组设计有唯一一个主天线接口，阻抗为 50Ω。为确保所有频段的通信能力，建议选用相关 Dipor 类型天线。天线指标要求在不同波段有具体规定，如 B3、B5、B8 波段的 TIS、VSWR、Gain、Efficiency、SAR、TRP 等参数都有相应标准。

4.2 射频参考与性能

原理图设计时，靠近天线端口要预留 π 型匹配电路，电容默认不贴；PCB layout 时，模块 RF 端口到天线之间走线要尽可能短，且板厂需对 RF 走线做 50Ω 阻抗控制。在常温 25℃、常压 +3.6V 条件下，AI-NB81 的 RF 发射功率在各波段均为 23 ± 2dBm，接收灵敏度典型值为 - 115dBm。工作频率方面，不同波段的接收和发射频率也有明确规定。

5. 电气特性

5.1 极限电压与温度范围

模块的极限工作电压范围为 AI-NB81 供电 3.1/2.2 - 4.2V，平均供电电流 0 - 0.25A，IVBAT 峰值电流可能达到 0.7A（最大功率发射）。工作温度推荐在 - 30 - +75℃ 环境下，受限工作温度范围为 - 40 - - 30℃ 和 +75 - +85℃，储存温度为 - 45 - +90℃。超出这些范围，模组可能不能正常工作甚至损坏，因此在恶劣环境下应用时需考虑温控措施。

5.2 接口工作电气特性与启动模式

普通数字 IO 信号的逻辑电平有明确的取值范围，接口电源工作状态也有相应的电特性参数。模组支持 UART 启动模式（001）和 FLASH 启动模式（000），用户可通过控制物理开关来选择启动模式，方便进行近场升级和固件更新。

6. 机械特性

6.1 3D 与 2D 特性及焊盘

公司提供模块的 3D 图纸，方便 3D 图档建模。同时，给出了模块的 2D 底层尺寸和推荐的焊盘尺寸，还提供基于 PADS、CADENCE、AD 等 EDA 工具的封装文件，便于客户快速设计。

6.2 实物图片参考

文档中提供了模块的俯视图和底视图实物图片，不过需要注意的是，SN、IMEI 等信息不会固定。

7. 存储及生产

7.1 存储条件

模组以真空密封袋形式出货，存储条件有严格要求。在环境温度低于 40 摄氏度、空气湿度小于 90%时，可在真空密封袋中存放 12 个月；真空密封袋打开后，若满足特定湿度和温度条件，可直接进行回流焊等高温流程，否则需要在贴片前进行烘烤。

7.2 生产焊接曲线

推荐回流焊接曲线包括升温区、预热恒温区、回流焊接区和冷却区，每个区域对温度、时间和斜率都有具体要求。焊料为锡银铜合金无铅焊料（SAC305），为保证产品质量，回流曲线应在保证焊点质量和不损害 PCB 及元器件之间寻求平衡。

7.3 包装要求

产品的放置方向、标签粘贴位置和包装都有明确的示意图。每卷放 1000 只产品，每小盒放 1 卷，大箱装 5 个小盒，共 5000 只/箱。外箱和小盒有具体尺寸，真空包内还需放置干燥剂和湿度卡，其他未尽事宜按客户包装要求执行。

8. 认证与废弃处置

产品属于完整的非独立操作使用的无线电发射模块，使用时需在设备标签或说明书中标明相关信息。模块通过型号核准并不意味着最终设备符合相关标准，最终设备厂商需对产品技术特性负责。同时，产品的废弃处置应遵从当地相关法规。

综上所述，AI-NB81 NB-IoT 模组在性能、接口设计、电气特性、机械特性以及存储生产等方面都有出色的表现。各位电子工程师在设计物联网相关产品时，不妨考虑一下这款模组，说不定它能为你的项目带来意想不到的效果。大家在使用过程中遇到过哪些类似的模组，又有怎样的使用体验呢？欢迎在评论区分享交流。