KiCad 华秋发行版 new
供应链、设计、制造,一体成就未来
华秋PCB
高可靠多层板制造商
华秋SMT
高可靠一站式PCBA智造商
华秋商城
自营现货电子元器件商城
PCB Layout
高多层、高密度产品设计
钢网制造
专注高品质钢网制造
BOM配单
专业的一站式采购解决方案
华秋DFM
一键分析设计隐患
华秋认证
认证检测无可置疑
发资料
发帖
提问
发视频
扫码添加小助手
加入工程师交流群
其实我们身边的很多电子设备都实现了物联网的功能,大到一个汽车,尤其是现在的电动汽车,物联网就是其智能化的一个网络基础;小到家里的电视盒子,智能灯泡,小朋友的玩具,都可以接入了网络这个大家庭中。
No.1
物联网设备的覆盖范围和工作频率,是选择天线的关键。比如一些家用电器,通常需要覆盖家里的小范围就可以;而智能汽车,我们则希望在一个相对远一些的范围内就能控制。
1,RFID/NFC
NFC的运行频率是13.56MHz,读取距离仅为几厘米,主要用于近距离通信,比如刷卡,扫码等等。
2,蓝牙 Bluetooth
蓝牙是一种常用的短距离无线通信技术,我们常用的蓝牙耳机,蓝牙音箱等电子设备就是用这种无线技术连接的。一般蓝牙的工作距离只有10米,虽然现在最新的蓝牙5.0标准可以用于100米的通信。
我们在《一文带你认识蓝牙的前生今世!》详细向大家介绍了蓝牙这种技术的发展和历史。有兴趣的可以点击上文链接查阅。
3,Wifi
Wifi作为和有线互联网的接口,可进行中等距离的快速无线传输,广泛应用于各种移动设备中。
4,Zigbee
ZigBee国内也叫紫蜂技术,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。
ZigBee 传输范围一般介于 10~100m 之间,在增加发射功率后,亦可增加到 1~3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。
Zigbee技术的工作频段主要分为三个:2.4GHz、915MHz和868MHz。其中,2.4GHz是全球范围内使用最广泛的频段;915MHz和868MHz则是美国和欧洲等地区使用的频段。
5,LoRa
6,NB-IoT
NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IoT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。
NB-IoT技术通常应用于智慧城市,共享单车等设备中。
在设计物联网设备时,可以根据其工作特点和应用场景选择合适的无线通信技术,以确保设备的正常高效的工作。
No.2
物联网设备的天线种类
在选择天线类型时,一般根据设备的工作频率,覆盖范围,成本,体积,等因素来选择合适的天线。
常用于物联网设备的天线类型包括:
1, 鞭状天线
鞭形天线是一种可弯曲的垂直杆状天线,其长度与频率相关,一般为1/4或1/2波长。早期的鞭状天线工作频率比较低,尺寸也比较大,现在随着工作频率的升高,其尺寸也在不断缩小。如下图所示
鞭状天线是一种全向天线,其辐射方向图如下图所示:
2,贴片天线
贴片天线,也就是微带天线,一般由介质基板、辐射体及接地板构成。介质基板的厚度远小于波长,基板底部的金属薄层与接地板相接,正面则通过光刻工艺制作具有特定形状的金属薄层作为辐射体。辐射片的形状根据要求可进行多种变化。
微带天线的种类比较多,设计也多样化,主要可分为,微带贴片天线,微带缝隙天线,微带形波天线等。也可以实现多种极化方式,微带圆极化天线是卫星通信比较常用的一种天线。
微带贴片天线的方向图也比较漂亮,如下图所示,由于地的存在,微带天线可以实现比较好的前后比。
PCB天线,就是利用PCB上的走线来实现天线的设计,可以将其画成直线走线,反转的F形走线,蛇形或圆形走线等,长度为四分之一波长就基本可以形成天线,将电信号辐射出去或接收信号。
比如在《这个无线鼠标,竟然把电路板露出来了,竟然还有天线!》,我们就看到了这个用曲折线做成的PCB天线。
PCB天线的设计比较灵活,集成度高,成本低,也是目前在IoT设备上应用比较广泛的一种天线。
4,芯片天线
芯片天线主要应用于毫米波甚至亚毫米波波段,其天线尺寸比较小,利于芯片的封装和集成。
总结
天线的种类很多,对于很多外置天线,我们可以拿来直接用,但是对于集成到设备上的天线,则需要根据设备的结构,天线的尺寸,结构,通过电磁仿真软件进行仿真设计,以满足无线设备的需求。
浏览量
浏览量
浏览量
原文标题:如何选择物联网设备的天线?
扫码添加小助手
加入工程师交流群
下载发烧友APP
电子发烧友观察
长沙市望城经济技术开发区航空路6号手机智能终端产业园2号厂房3层(0731-88081133)