電子發燒友網報道(文/李寧遠)電子設備正越來越多地通過一種或多種無線技術與其他設備、其他云端相連,通常我們將這種設備稱為IoT設備。根據TE的統計數據,預計到2025年,隨著互聯需求的加速增長,全球將有超過750億臺智能設備被連接起來。
將多種無線技術集成到智能物聯網設備中給相關的連接組件和天線組件帶來了不少挑戰,既有電氣性能上的新需求也有機械性能上的新標準。
物聯網核心技術M2M中的天線連接
機器對機器(M2M)通信是物聯網的核心技術之一,這一技術不需要任何人工干預,就能實現機器、傳感器和硬件之間進行點對點直接通信。在連接組件的助力下,無線通信M2M通信更容易將物聯網拓展至更多的應用。
其中天線的設計是最影響設備間互聯順暢程度的,雖然無線協議會影響到功耗、傳輸性能等因素,但本質上天線連接組件的射頻性能才是互聯的基礎。發射和接收天線的射頻性能,如增益、方向性、阻抗匹配效率、輻射效率以及兩個天線之間的偏振匹配效率,這些射頻性能決定了天線的無線鏈路功率水平,也決定了IoT設備無線連接的順暢程度。
IoT設備的無線鏈路想要達到某一接收功率水平,所需要的發射功率是由天線性能決定的,同時天線連接組件還會影響到功耗。從天線連接組件開始控制功耗,再選擇合適的無線協議,能讓IoT設備在低功耗水平下維持穩定的連接。
現在小型化是IoT重要的發展方向,因此天線連接組件的小型化也至關重要。像FPC式、PCB插片式以及SMT式都是目前常見的內部天線配置模式,這些配置模式能增強輻射性能,有些則更注重整體尺寸的縮減,各有千秋。PCB插片式能節省很多空間但手工焊接較為繁瑣,FPC式更為靈活可以調整尺寸和輻射性能。
而在天線位置上,選擇具有一定長度的天線并安裝在遠離PCB的設備外殼上是一種方式,另一種選擇是將天線打印在外殼的內部或外部,可以減少來自其他組件的影響。安裝在PCB上的其他組件和連接器也需要注意小型化,這可以為天線創造更多的自由空間,并與其他組件有更大的物理和電氣距離,有助于提高隔離度和降低相互耦合。
模塑互連器件與LDS
早前小型設備中的天線有用3D IDS三維墨水直接成型技術在標準基質上印刷天線圖案來節省空間的做法,而現在基本上是用LDS來做。LDS這種先進的技術本就是用于創建模塑互連器件MID,通過將高頻、機械和電氣功能集成到一個組件中,可以極大節省寶貴的空間。
將LDS激光直接成型技術與模塑互連器件進行結合,利用激光蝕刻模制塑料零件表面,將3D設計轉移到器件上或者在器件上直接成型,以往2D有限的設計模式不再是束縛,這樣可以大大提高模塑天線載體的信號與功率完整性。
其他各類小型化的IoT設備用連接器
除了天線組件的設計改良,其他各類IoT設備中的連接器也都往小型化在發展。數據傳輸、輸入/輸出、電源和顯示等等連接器,都開始在設計早期就采用適當的整體集成方法設計連接器,滿足空間、重量和性能上的要求。
用得最多的肯定是柔性連接器FPC和FFC,纖薄的外形和極高的靈活性,在移動IoT設備中提供小尺寸里的高密度插接。板對板的連接器平行堆疊或夾層式的設計現在也提供很多種高度的組合,靈活度提升很大。
其實不僅僅是微型化,有著傳輸功能的IoT連接器也在往高頻高速發展,通過改進連接器結構設計來形成高速傳輸的電路,滿足高頻高速傳輸需求。在內部空間緊密的情況下做到高速傳輸,這也是互聯設備迫切需要的。
小結
這些連接組件和天線組件升級的目標是一致的,為IoT設備提供可靠的無縫連接。如今物聯網的成功發展離不開許許多多的基礎設施,這些連接組件無疑是其中的重要一環。
將多種無線技術集成到智能物聯網設備中給相關的連接組件和天線組件帶來了不少挑戰,既有電氣性能上的新需求也有機械性能上的新標準。
物聯網核心技術M2M中的天線連接
機器對機器(M2M)通信是物聯網的核心技術之一,這一技術不需要任何人工干預,就能實現機器、傳感器和硬件之間進行點對點直接通信。在連接組件的助力下,無線通信M2M通信更容易將物聯網拓展至更多的應用。
其中天線的設計是最影響設備間互聯順暢程度的,雖然無線協議會影響到功耗、傳輸性能等因素,但本質上天線連接組件的射頻性能才是互聯的基礎。發射和接收天線的射頻性能,如增益、方向性、阻抗匹配效率、輻射效率以及兩個天線之間的偏振匹配效率,這些射頻性能決定了天線的無線鏈路功率水平,也決定了IoT設備無線連接的順暢程度。
IoT設備的無線鏈路想要達到某一接收功率水平,所需要的發射功率是由天線性能決定的,同時天線連接組件還會影響到功耗。從天線連接組件開始控制功耗,再選擇合適的無線協議,能讓IoT設備在低功耗水平下維持穩定的連接。
現在小型化是IoT重要的發展方向,因此天線連接組件的小型化也至關重要。像FPC式、PCB插片式以及SMT式都是目前常見的內部天線配置模式,這些配置模式能增強輻射性能,有些則更注重整體尺寸的縮減,各有千秋。PCB插片式能節省很多空間但手工焊接較為繁瑣,FPC式更為靈活可以調整尺寸和輻射性能。
而在天線位置上,選擇具有一定長度的天線并安裝在遠離PCB的設備外殼上是一種方式,另一種選擇是將天線打印在外殼的內部或外部,可以減少來自其他組件的影響。安裝在PCB上的其他組件和連接器也需要注意小型化,這可以為天線創造更多的自由空間,并與其他組件有更大的物理和電氣距離,有助于提高隔離度和降低相互耦合。
模塑互連器件與LDS
早前小型設備中的天線有用3D IDS三維墨水直接成型技術在標準基質上印刷天線圖案來節省空間的做法,而現在基本上是用LDS來做。LDS這種先進的技術本就是用于創建模塑互連器件MID,通過將高頻、機械和電氣功能集成到一個組件中,可以極大節省寶貴的空間。
將LDS激光直接成型技術與模塑互連器件進行結合,利用激光蝕刻模制塑料零件表面,將3D設計轉移到器件上或者在器件上直接成型,以往2D有限的設計模式不再是束縛,這樣可以大大提高模塑天線載體的信號與功率完整性。
其他各類小型化的IoT設備用連接器
除了天線組件的設計改良,其他各類IoT設備中的連接器也都往小型化在發展。數據傳輸、輸入/輸出、電源和顯示等等連接器,都開始在設計早期就采用適當的整體集成方法設計連接器,滿足空間、重量和性能上的要求。
用得最多的肯定是柔性連接器FPC和FFC,纖薄的外形和極高的靈活性,在移動IoT設備中提供小尺寸里的高密度插接。板對板的連接器平行堆疊或夾層式的設計現在也提供很多種高度的組合,靈活度提升很大。
其實不僅僅是微型化,有著傳輸功能的IoT連接器也在往高頻高速發展,通過改進連接器結構設計來形成高速傳輸的電路,滿足高頻高速傳輸需求。在內部空間緊密的情況下做到高速傳輸,這也是互聯設備迫切需要的。
小結
這些連接組件和天線組件升級的目標是一致的,為IoT設備提供可靠的無縫連接。如今物聯網的成功發展離不開許許多多的基礎設施,這些連接組件無疑是其中的重要一環。
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