,也是一个流行了好久的名词了。类似于互联网,把人与人之间链接起来了,而物联网就是把物与物也链接起来。无论是互联网还是物联网,都是为了万物互联的这一终极目标。
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。
物联网的基础是无线技术,而天线作为无线通信的眼睛,更是物联网设备中必不可少的关键器件。哪怕是小小的电子标签,上面都会有一个天线。
如何选择一个合适的天线,是一个物联网设备设计的关键。通过这篇文章我们共同来总结一下目前用于物联网设备上的那些天线
方式和频率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,常常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。
信号自动识别目标对象并获取有关数据,识别工作无须人工干预。NFC的运行频率是13.56MHz,读取距离仅为几厘米,大多数都用在近距离通信,比如刷卡,扫码等等。
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
资料和讯息。目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的联接以及智慧家庭、车用物联网等领域中。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。有兴趣的点击上文链接查阅。
这个大家就更熟悉不过了,现在几乎人人家里都有一个WiFi,Wifi 最常用的就是作为有线互联网和无线局域网的一个接口
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,大范围的应用于各种移动电子设备中。
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。
LoRa全称Long Range Radio,是基于开发的一种低功耗局域网无线标准,其目的是未解决功耗与传输难覆盖距离的矛盾问题。正常的情况下,低功耗则传输距离近,高功耗则传输距离远,LoRa技术解决了在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远的技术难题,实现了低功耗和远距离两种兼顾的效果。
工作原理在于通过线性频率调制(LFM)产生“啁啾”信号,每个数据包的载波频率跟着时间线性变化。这种调制方式允许信号在强干扰环境下保持良好的穿透力与抗多径衰落能力,以此来实现远距离传输。LoRa(Long Range)技术凭借其独特的扩频调制机制和超远传输距离,在智能城市、农业监测、工业自动化
NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全世界内大范围的应用的新兴技术。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。
在设计物联网设备时,能够准确的通过其工作特点和应用场景选择正真适合的无线通信技术,以确保设备的正常高效的工作。
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,等因素来选择正真适合的天线。
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
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。也能轻松实现多种极化方式,微带圆极化天线是卫星通信很常用的一种天线。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,微带天线能轻松实现比较好的前后比。
PCB天线,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能形成天线,将电信号辐射出去或接收信号。
PCB天线的设计比较灵活,集成度高,成本低,也是目前在IoT设备上应用较为广泛的一种天线。不一样的PCB天线,其辐射方向图各不相同,下面是倒F天线的仿真
芯片天线主要使用在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。
天线的种类很多,对于很多外置天线,我们大家可以拿来直接用,但是对于集成到设备上的天线,则应该要依据设备的结构,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。
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