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石榴姐

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2023-06-19
发表了主题帖：使用 SiC FET 替代机械断路器

本帖最后由石榴姐于 2023-6-19 11:18 编辑机械断路器损耗小，但速度很慢，且容易磨损。本文将概述如何通过采用 SiC FET 的固态解决方案解决这些问题，并且损耗也会持续降低。工程界有一句谚语：“会动的都会坏”。我们都知道，像风扇或继电器这样的机械部件通常是第一个出现故障的，在关键系统中，我们需要使用预防性维护程序，及时更换可能存在问题的部件，以防万一发生故障。更糟糕的是，当机械部件以较高的正常应力水平运转时，仍必须在紧急情况下确保性能可靠，比如：与电动汽车电池串联的接触断路器。在这种情况下，运行的电流可达到数百安培，当发生短路而必须断开断路器时，电流可达数千安培。此时电压也比较高，通常高于 400VDC，当故障电流被切断时，由于存在连接电感，电压峰值还会更高。电压会导致产生电弧，而电弧会使断路器触点汽化，并且因为是直流电，不像交流电那样存在可以熄灭电弧的过零点，所以电弧还会持续存在。同时，导通和断开的速度也很缓慢，大约要几十毫秒，从而可能会导致在短路条件下出现破坏性允通能量。随着断路器老化，它会变得越来越慢，且损耗也越来越大。总而言之，在大电流机械断路器的使用过程中会遇到诸多困难，因此必须打造得坚固耐用，有时还需要采用特殊方法来消除电弧，比如：产生一些压缩气体或使用磁性灭弧线圈。自然而然地，可以替代机械断路器的固态断路器 (SSCB) 出现了，新的断路器使用了几乎所有可用的半导体技术制造，包括 MOSFET、IGBT、SCR 和 IGCT 等技术，可以很好地解决电弧和机械磨损问题。固态断路器的最大缺点就是压降，比如说，IGBT 在 500A 下的压降为 1.7V，从而会产生 850W 功耗，令人大失所望。IGCT 的压降可能较低，但体积非常大。MOSFET 并没有像 IGBT 那样的 “拐点” 电压，但有导通电阻。为了在 IGBT 的基础上加以改良，RDS(on) 需低于3.4 毫欧，且额定电压应高于 400V，而这是目前单个 MOSFET 无法实现的。并联多个 MOSFET 也许可以做到，但成本会急剧攀升，如果您还需要双向导电能力，则成本还会再次翻倍。机电断路器不便宜，但相比之下仍具有成本优势。 SiC 会带来改变吗？那么，神奇的宽带隙半导体新技术能否弥补不足？在晶粒面积相同的情况下，碳化硅开关的导通电阻比硅开关低 10 倍左右，具有更出色的热导率，可以耗散所有热量，因此能够应对两倍的最高温度。如此便能在小型封装内并联足够多的晶粒，以在 IGBT 基础上改进并用作 SSCB，而 SiC FET 则是一个理想的备选技术。SiC JFET 和 Si-MOSFET 的共源共栅结构易于驱动，并且具有在当前开关技术中十分出色的 RDS(on) x A 品质因数。UnitedSiC 做了一个 SSCB 相关示范。通过将其 6 个 1200V 双栅极晶粒并联，并采用 SOT-227 封装以 1200V/300A 的额定值，实现了 2.2 毫欧电阻。在测试中，该原型安全地中断了近 2000A 的故障电流，波形如图所示。安全中断近 2000A 电流的 SiC FET SSCB 点击这里，查看SiC FET未来发展趋势，已经取代机电断路器的详情。
2023-05-22
发表了主题帖：谈谈 FOC 和 BLDC 电机控制

因为具备转矩波动小、效率高、噪声小和动态响应快等优势，无刷直流电机（BLDC 电机）最近几年被广泛应用到了包括空调压缩机、变频冰箱、洗衣机以及高速吸尘器、扫地机、无人机甚至电动车控制器等各种应用中。根据 Allied Market Research 估计，到 2030 年，全球无刷直流电机市场将从 2020 年的 332 亿美元增至 722 亿美元。在此背后，就需要很多芯片厂商提供支持，Qorvo 正是其中一个领先供应商，其极具优势的集成式电机控制解决方案和 FOC 算法可实现更复杂的控制形式，帮助应对各种独特挑战。日前，Qorvo 电机控制应用高级系统/应用工程师张绍发表了一个与 BLDC 和 FOC 相关的演讲，科普了 FOC 的相关知识，还讲解了 Qorvo 用于简化 FOC 实施方案的方法。什么是 FOC？ FOC 是 Field-Oriented Control 的简称，也就是磁场定向控制，但大多数情况下，大家都称之为矢量控制。要了解什么是 FOC，则先要从电机驱动入手。张绍介绍说，如下图所示，这是一个典型的驱动系统，其直流母线电压可以由电池供电，也可以从三相整流得到直流母线电压。当中的功率和三相功率电路主要功能是把直流母线电压转换为三相交流电压和电流，从而实现控制三相交流电机的目的。其中，图左蓝色框内包含了数字控制器和电机控制相关的模拟电路；图右则包含了一个 MPOS，它能够借助类似霍尔传感器等器件或者软件的方式展示出电机的整体位置信息。下图则展示了典型的双环电机控制系统，其中内环是 “电流环”，外环是 “速度环”。在内环 “电流环”中，一些比较重要的模块有 “Clark 变换” 和 “Park 变换” 等数学模块、电机电流信号检测模块以及能够提供电机的转速和转角位置信息的模块。据张绍所说，这些模块都是非常重要的。为此在接下来的演讲中，他详细介绍了各大模块的功能。首先看数学模块之一的 “Clark 变换”，其作用是把三相电机电流 Iu、Iv 和 Iw 转换成两相的 Ialpha 和 Ibeta。右图则展示了 “Clark 变换” 的过程和结果。在经过 “Clark 变换” 得到了一个新的 Ialpha 和 Ibeta 之后，我们再使用 “Park 变换”，得到了 Iq 和 Id ——旋转坐标下的电流信号。更具体地说，通过 “Park 变换”，我们可以把三相交流电流信号转换成两相直流电流信号，从而可以把三相交流电机的控制变得和两相直流电机控制一样简单。 “这就是矢量控制的本质”，张绍强调。“通过这样的变换，我们可以把一个三相交流电机等效于一个两轴的直流电机来控制。”张绍接着说。点击这里，查看电流采样电路、应用场合及电流检测等更多内容。与此同时，Qorvo 为客户提供了详细的资料和相关支持，欢迎客户访问并咨询。
2023-04-27
发表了主题帖：超宽带技术UWB的实施挑战：LNA和混频器设计

美国联邦通信委员会 (FCC) 授予新频谱用于商业用途（3.1 GHz 至 10.6 GHz） UWB 调制使用 IF 信号调制 RF 载波改变脉冲之间的延迟来编码信号 – PPM（脉冲位置调制）收发器架构实施挑战 LNA 混频器是最具挑战性的组件设计低噪声放大器窄带LNA设计不再适用（不能使用电感式发射极退化）必须在大频率范围内匹配输入/输出很少有UWB LNA实现设计混频器 Mixer使用与LNA类似的匹配概念来实现宽带匹配 LNA设计 UWB LNA 设计：串联并联反馈放大器优点：良好的NF和宽带（使用并联系列以匹配输入输出）缺点：非最佳偏置意味着低增益，潜在的稳定性问题。 LNA 设计（续）三个新组件：L1、L2、Cf L1：增益为频率 b/c Z[L，] = wL1image.png L2：增益 1 作为频率 b/c Z[L2]= wL2 Cf：将输出与输入解耦允许最佳偏置。仔细考虑选择组件值,避免不稳定的系统概括超宽带技术：使用单脉冲传输数据简单的电路实施（低成本、低功耗）不能传输长距离 b/c 发射功率低
发表了主题帖： UWB技术是一种无线技术，它使用超低功耗在数千兆赫兹范围内传输兆比特

原始愿景： 3.1至10.6GHz剩余频段： 7.2至8.5GHzWiMedia频段第1组WLAN： 4.9至6GHz（保护现有商业利益） 3.4GHz宽带无线（未来许可频谱）已发布的全球UWB发射限制的影响 UWB技术的影响以下标准没有全球协调频谱： WiMediav1.1–跳频OFDM 蓝牙3.0–基于WiMediav1.2的高速PHY，频率>6GHz。 IEEE802.15.4a–包括一个脉冲UWBPHY 没有一套通用的全球认证测试要求。 WiMediav1.1频段组1（3168至4752MHz）在许多国家/地区特别受到限制。频段组1在WiMediav1.1中是强制性的。大多数早期的芯片仅支持频段组1。检测和避免(DAA)可能允许在欧洲和日本运行频段组1，但DAA要求尚未定义。 UWB技术一种无线技术，使用超低功耗（微瓦）在数千兆赫兹范围内传输兆比特•它可以将高性能通信与精确定位和高分辨率雷达传感融合在一起什么是超宽带？定义时间调制超宽带不是正弦波，但数百万每秒脉冲数时间编码为发出类似噪音的声音:渠道化、抗卡纸、平滑频谱脉冲位置、调制时域超宽带三合一技术实现浩瀚改进无线电通信精确跟踪雷达传感脉冲ON，基于芯片的解决方案 UWB的独特优势拯救和保护生命犯罪和灾难的受害者警察、消防、救援人员工作场所、环境和公路安全军事和平民安全独立生活/更好的医疗保健老年人和残疾人独立诊断和治疗降低成本 “数字鸿沟”缓解低成本室内宽带补充和扩展GPS的覆盖范围航空安全全球竞赛-突破性技术就业/经济发展全球技术领先缓解“频谱干旱” UWB在宽带无线的未来、宽带到户... 挑战：“宽带入户” TM-UWB支持...室内3-D精确位置跟踪（室内+/-3厘米）人员跟踪、-DOCSBIR跟踪消防员、国防部追踪城市士兵训练场景资产追踪与、GE的合作伙伴关系和赠款从NIST追踪医学医院设备拟议的TimeTagTM设计用于精确跟踪雷达原型 FCC豁免销售数量有限的Radarvision设备用于执法和地震救援的穿墙运动感应未经许可的频谱尽管UWB技术同时运行或目前允许的较低功率水平根据FCC第15部分规则的申请，a需要更改规则以适应这种情况无线技术的新形式 UWB的美国监管状况目前有数十亿发射类UWB信号的数字设备（膝上型电脑、PDA等）根据未经许可的“第15部分”规则在美国运行第15部分的基本要求：您不得产生有害干涉什么是有害干扰？ FCC必须决定什么构成有害干扰。这是一个关键的频谱管理问题。美国有害干扰的法定定义(FCC) “危害无线电导航服务或其他安全服务的功能或严重降低、阻碍或反复中断根据这些[国际]无线电规则运行的无线电通信服务的干扰。”47CFR2.1美国NTIA定义NTIAITS网站补充说，有害干扰“必须造成严重的不利影响，例如电路中断和消息丢失，而不是仅仅是可以通过适当措施克服的滋扰或烦扰的干扰。” 规则变化：“噪音就是噪音”，不管是什么原因造成的 •无线电波功率（噪音）会造成干扰干扰与噪音源是“有意”还是“无意”发射器无关适当的衡量标准是功率水平，而不是“有意”FCC设定的UWB功率限制应：相当于“无意”和“杂散”发射的功率限制（-71dBW/MHz，第15部分功率水平）低于带外许可服务允许的功率限制例如，允许PCS和MSS在受限频段内发射比所有第15部分设备略多的能量UWB功率限制与现有第15部分设备发射的水平没有区别。因此，UWB应像其他第15部分设备一样对待：不需要区分有意与无意 GPS共存测试约翰霍普金斯应用物理实验室时域赞助德克萨斯大学应用研究实验室(ARL:UT)分析数据综合测试产生了20GB的数据，包括多种接收器类型和UWB的传导和辐射测试模式以及在第15部分功率下运行的其他数字设备开发了12项与卫星数量、位置精度和重新捕获时间相关的GPS接收器性能测量示例图表来自JHUAPL报告从3米处开始具有明显效果的渐近曲线 JHUAPL分析结果 TM-UWB发射是类似白噪声的信号，可以建模为平均功率多个TM-UWB发射添加为平均功率TM-UWB发射类似于以第15部分功率水平运行的设备的发射-未键控对讲机开发了准确预测ARL:UT和其他实验数据的理论模型国防部联合频谱中心最近表明NTIA和UT/JHU数据在很大程度上说的是同一件事。TDC进行了类似的分析综合问题为什么夜空不如白天明亮？如果平均传播路径小于自由空间，则不可能成为大规模的聚合问题除了非常短的距离，自由空间路径不存在在FCC可能授权的功率水平，应用程序必须是短程应用结论 UWB的优势是独一无二的，在许多情况下使用其他技术无法实现UWB可以在第15部分的功率水平下引入而不会造成有害干扰
发表了主题帖： GNSS 和 UWB

三角测量 1.范围将用户放在锥体的球面上。 2.与第二个范围相交将用户限制为圆弧。 3.第三个范围将用户限制为2个点中的1个。哪一点是由“理智”决定的——1分明显错误。GDOPimage.png精度的几何衰减取决于用户卫星的几何形状 TDOP，HDOP，VDOP DGPS 一个位置的误差类似于周围误差中的误差。通过数据链路从参考站向移动站广播校正。 WAAS/EGNOS/MTSAT 25个地面参考站遍布美国。主地面站广播对地球静止卫星的修正。 LAAS 类似于 WAAS 机场附近的地面参考站与飞机的视线 VHF 无线电链路可以用伪卫星增强 GLONASS 位于 64.8o 的 3 个轨道平面中的 24 个卫星星座（目前有 8 个处于活动状态）卫星轨道倾角更高更高纬度地区的可用性更高（例如瑞典和极地地区）民用精度更高（SA 之前）一些设备使用GLONASS 和 GPS 一起伽利略 30个卫星星座 27个运行+3个备用 3个56°倾角的MEO轨道平面计划到2008年启用安全关键系统服务质量保证商业模式待定用户服务搜索和救援功能 UWB 声明 - “具有精确测距和定位能力的通信” 传输短的离散脉冲而不是将代码调制到载波信号上脉冲持续约 1-2 ns 区分相隔 1-2 英尺的脉冲 UWB避免测距精度下降深褪色问题与讨论重温 UWB (1) 非正弦波 – 每秒数百万个脉冲时间编码以产生类噪声信道化抗干扰平滑频谱脉冲极性调制重访 UWB (2) 通过代码的相移精确测量飞行时间接收器锁定到发射器的编码序列，精度<100ps
发表了主题帖： SiC，为何是大势所趋？

成本效益关系非常复杂而且变化无常，电力工程师很难将其量化。本文介绍了 SiC 半导体如何成为基于持续改进并比旧有技术更具成本竞争力的解决方案。这篇博客文章最初由 United Silicon Carbide (UnitedSiC) 发布，该公司于 2021 年 11 月加入 Qorvo 大家庭。UnitedSiC 是一家领先的碳化硅 (SiC) 功率半导体制造商，它的加入促使 Qorvo 将业务扩展到电动汽车 (EV)、工业电源、电路保护、可再生能源和数据中心电源等快速增长的市场。对环境效率和能源效率的追求推动了有关 SiC-FET 的设计决策。摘要随着电动汽车、可再生能源和 5G 等领域的创新步伐不断加快，为满足消费者和行业的需求，越来越多的工程师也在寻求全新解决方案，并对技术提出了更高的要求。SiC 半导体是可以满足这些需求的优选方案，其本身也在不断改进，能提供比旧技术更具成本竞争力的性能。博客爱尔兰诗人、小说家和童话故事家 Oscar Wilde 在《温夫人的扇子》剧本中写道，愤世嫉俗者 “知道所有东西的价格，却不知道任何东西的价值”。这句话常用来讽刺那些目光短浅、没有大局观的人。他将 “愤世嫉俗者” 与关注收益而非成本的 “远见者” 放在了对立面进行比较。而电力工程师有时需要同时扮演这两个角色。虽然指定组件的价格仍然昂贵，但组件的成本和所能带来的改进效果通常存在一种比较复杂的成本效益关系，随着时间推移这种关系还会不断发生变化，且往往难以量化。比如说功率半导体。作为一种相对较新的颠覆性创新技术，SiC 在首次商业化时的售价必然是高昂的，尽管大多数工程师明知 SiC 比硅基产品（如 IGBT 和 Si-MOSFET）更具有潜在优势，但仍会将其置于 “可有可无” 清单的末端。然而，随着 SiC 价格的不断下跌，及其性能的不断改进，SiC 的可靠性得到了证明，在工程师心中的地位也不断提升，如今已成为现有旧技术部件的替代品和新设计的切入点。SiC 的使用取决于具体应用。太阳能和电动汽车工程师率先采用了该技术，因为提高效率一直是其所在领域高度优先的考虑因素。但随着晶圆成本的降低、性能的提高、节能的价值以及相关组件成本的降低，更广泛应用领域的工程师实在是没有理由不做出点改变了。图 1：SiC 系统成本低于 IGBT 解决方案 SiC 的固有优势不少，比如具有较高的临界击穿电压、较高的工作温度、出色的导通电阻，还兼具晶粒面积小巧、开关损耗品质因数较佳、开关速度快等优点。使用常闭共源共栅的 UnitedSiC “第 3 代” SiC-FET 最新器件进一步扩大了应用范围。对于 1200V 和 650V 器件，我们 UF 系列的最新产品具有同类最低的导通电阻，分别小于 9 毫欧和 7 毫欧。该系列器件具有低损耗的体二极管效应，在过电压和短路情况下能保持固有的稳健性，且与 Si-MOSFET 或 IGBT 一样易于驱动。事实上，使用 TO-247 封装后，这些器件可以作为多数 Si-MOSFET 或 IGBT 部件的简易替换器件，为您即时实现性能提升。针对新设计，UnitedSiC 还推出了低电感、热性能增强型 DFN8x8 封装，该封装利用了 SiC-FET 的高频功能。图 2：SiC FET 栅极驱动兼容现有技术，具有出色的栅极保护功能 “远见者” 在价值方程式中加入了用户和环境效益，且出于系统节能的考虑，他们越来越倾向于使用 SiC-FET 进行设计。我们能做的事情还有很多。如果我们围绕 SiC-FET 进行系统设计，就可以在避免显著降低效率的情况下，提高开关频率，甚至可以消除分立式整流二极管和缓冲器网络等组件。此外其他相关组件（如散热器、电感/变压器和电容）的尺寸、重量和成本也会随之减少。在极端情况下，甚至可以去除本身效率低下的整个冷却系统，从而可以节省更多成本。尤其是在电动汽车牵引逆变器应用中，效率的提升更是一个良性循环。因为基于 SiC 的逆变器使用了更轻巧的组件，所以电池充电后的续航时间变得更长了，这也进一步延长了车辆的行驶里程。 SiC 技术仍在不断发展，并有望进一步提升性能。在下一代产品中，导通电阻将随着开关损耗的减少进一步降低，额定电压也将提高，晶圆尺寸将进一步缩小，且产量将得以提高，从而实现成本降低。未来也将会出现更多的变型版本，并提供更广泛的封装选项，以适用于更高电压和功率水平的应用。 Oscar Wilde 还说过：“成功是一门科学；如果具备相应的条件，就可以获得相应的结果”。目前的条件非常适合 SiC，而且只会越来越好。在计算价值时，不使用 UnitedSiC 产品进行创新的成本可能会让您大吃一惊。
发表了主题帖： UWB的智能手机导航

随着技术的不断发展，智能手机越来越成为人们日常生活中不可或缺的一部分。而基于超宽带（UWB）技术的安全室内导航系统，则是智能手机领域的一项重要技术创新，为用户提供了更高精度的定位和导航服务。 UWB技术是一种无线通信技术，其频段范围非常广，可以从几百MHz到数GHz不等。相比于其他无线通信技术，UWB技术具有更高的带宽和更低的功耗，同时也更适合在室内环境下应用。基于UWB技术的智能手机安全室内导航系统通过在建筑物内部安装多个UWB天线，实现对室内环境的高精度定位。当智能手机进入建筑物内时，它会自动连接建筑物内的UWB天线，并计算手机与各个UWB天线之间的距离，从而确定手机的位置。与其他定位技术相比，UWB技术可以提供更高精度的定位服务。传统的无线定位技术，如GPS、WiFi和蓝牙等，往往存在定位误差较大的问题，尤其是在室内环境下，信号容易受到干扰。而基于UWB技术的安全室内导航系统则可以有效地克服这些问题，提供更为精准的定位服务。此外，基于UWB技术的安全室内导航系统还具有更高的安全性。由于UWB技术的信号传输范围非常短，因此信号难以被窃听或干扰，使得系统更为安全可靠。最后，基于UWB技术的安全室内导航系统还具有较高的便携性。由于系统使用的是无线通信技术，因此用户可以随时随地使用这个系统。总的来说，基于UWB技术的智能手机安全室内导航系统是一项非常有前途的技术创新。它不仅可以为用户提供更高精度的定位和导航服务，还具有更高的安全性和便携性，可以应用于各种场合，包括商业、医疗、安全等领域。我们可以期待，在未来的技术发展中，这个系统将继续得到改进和发展，为我们的生活带来更多的便利和创新。
2023-04-23
发表了主题帖：超宽带 (UWB) 技术的优势

脉冲无线电脉冲形状：高斯、赫尔墨斯系列超宽带优势能够共享频谱，UWB信号与窄带和宽带信号共存，在射频频谱中，信道容量大。能够在低SNR 下工作, 香农公式表明信道容量仅 ,与SNR 呈对数关系。拦截或检测概率低 ,由于平均传输功率低，UWB系统,具有固有的检测和拦截免疫力。抗干扰性，没有干扰器可以同时干扰UWB频谱中的每个频率。多径信道中的高性能卓越的穿透性能，UWB 频率范围广泛的低频，频谱具有长波长，这使得UWB 信号，可以穿透多种材料。简单的收发器架构
发表了主题帖：从无线电到雷达：超宽带技术的演进

UWB技术起源于20世纪60年代，当时美国军方开始研究一种新型的雷达技术，用于侦测地下设施和地质构造。在20世纪90年代初，UWB技术开始进入民用领域，主要应用于精确定位、跟踪、通信和雷达成像等方面。以下是UWB技术的发展史： 1960年代：UWB技术起源于美国军方的雷达研究，用于侦测地下设施和地质构造。1990年代初：UWB技术开始进入民用领域，主要应用于精确定位、跟踪、通信和雷达成像等方面。 2002年：美国联邦通信委员会（FCC）颁布了UWB技术的第一项规定，允许在3.1GHz到10.6GHz频段内使用UWB技术。 2003年：IEEE成立了802.15.3a工作组，开始制定UWB技术的无线传输标准。2005年：IEEE发布了802.15.4a标准，定义了基于UWB技术的低速、短距离无线传输协议。 2007年：UWB技术开始被应用于汽车雷达领域，用于实现车辆的安全驾驶和自动泊车等功能。那么什么是超宽带了？在带宽方面，超宽带BW>>宽带BW>>窄带BW如下图所示： FCC Definition：（联邦通信委员会定义）超宽带分数带宽更大，大于 0.20 或绝对带宽大于，500兆赫或更高。 FCC没有规定实现超宽的方法带宽。 UWB 频谱模板
发表了主题帖：超宽带 (UWB) 技术的关键技术性能指标：全面概述

UWB技术的频带宽度通常非常大，通常大于500 MHz，有时甚至达到几GHz。这意味着UWB设备可以在许多不同的频段工作，并且具有很高的频带利用率。同时，UWB技术的大频带宽度可以提供更高的数据传输速率和更高的精度定位。规划UWB频带宽度需要考虑许多因素，包括可用频段、带宽需求、传输速率、距离分辨率、抗干扰能力等。以下是一些规划UWB频带宽度的步骤：确定可用频段：首先需要确定可用的频段，这取决于具体的应用场景和国家/地区的法规。在选择频段时，需要考虑频段的干扰情况、距离传输能力和可用带宽等因素。确定带宽需求：在确定可用频段后，需要估计所需的带宽。这取决于应用的需求，例如高速数据传输、高精度定位等。通常情况下，带宽需求越高，可用频段就越大。确定传输速率：根据应用的需求和带宽需求，需要确定所需的传输速率。传输速率越高，需要的频带宽度就越大。表1：UWB频率范围分配表确定距离分辨率：UWB技术的距离分辨率非常高，可以实现亚米级的距离测量精度。在规划UWB频带宽度时，还需要考虑所需的距离分辨率，并根据该需求来确定所需的带宽。确定抗干扰能力：在规划UWB频带宽度时，还需要考虑UWB设备的抗干扰能力。UWB技术通常具有很强的抗干扰能力，但在一些特定的应用场景下，可能需要更高的抗干扰能力。传输速率 UWB技术的传输速率通常非常高，通常在数百Mbps到数Gbps之间。这使得UWB技术可以用于高速数据传输应用，例如高清视频传输、无线VR等。高速传输速率使得UWB设备可以在短时间内传输大量的数据，从而提高了设备的效率。 UWB传输速率是指UWB技术在单位时间内传输的数据量。UWB技术的传输速率通常非常高，通常在数百Mbps到数Gbps之间。这使得UWB技术可以用于高速数据传输应用，例如高清视频传输、无线VR等。UWB技术能够实现高速传输速率的原因是其使用了大频带宽度和短脉冲信号。UWB技术的大频带宽度使其能够传输更多的数据，而短脉冲信号使其能够在短时间内传输大量的数据。此外，UWB技术还使用了多径传播技术，这可以提高数据传输的可靠性和稳定性。表1：UWB技术的理论数据速率需要注意的是，UWB技术的传输速率通常比其他无线技术更高，但具体的传输速率取决于所使用的UWB技术和硬件设备，以及所需的带宽和距离分辨率等因素。距离分辨率 UWB技术的距离分辨率非常高，可以实现亚米级的距离测量精度。这意味着UWB设备可以精确地测量物体之间的距离，从而实现高精度的定位和跟踪。高精度的距离测量也可以用于识别和追踪移动物体，例如人员或车辆。 UWB技术的距离分辨率非常高，可以实现亚米级的距离测量精度。这使得UWB技术可以用于许多需要高精度定位和跟踪的应用。以下是一些规划UWB应用的步骤：确定应用场景：首先需要确定UWB应用的具体场景和需求，例如室内定位、人员跟踪、物流管理等。不同的应用场景需要不同的UWB技术和硬件设备，以及不同的距离分辨率和传输速率。确定测量精度：根据应用的需求，需要确定所需的测量精度。UWB技术可以实现亚米级的距离测量精度，但实际的测量精度取决于具体的环境和硬件设备。在确定测量精度时，需要考虑所需的定位精度、跟踪精度和误差容忍度等因素。确定传输速率：根据应用的需求和带宽需求，需要确定所需的传输速率。传输速率越高，需要的带宽宽度就越大。在规划应用时需要平衡传输速率和距离分辨率等因素。确定硬件设备：根据应用的需求和规划的UWB技术，需要选择适当的硬件设备。这包括UWB芯片、天线、模块、定位算法等。在选择硬件设备时，需要考虑其可用性、可靠性和成本等因素。测试和优化：在实际应用中，需要进行测试和优化，以确保UWB技术能够满足应用的需求。测试和优化可以包括现场测试、数据分析、算法调整等。抗干扰能力 UWB技术具有很强的抗干扰能力，可以在复杂的电磁环境中工作。UWB技术的抗干扰能力可以通过使用多径传播和频谱扩展等技术来实现。这使得UWB技术可以用于高密度Wi-Fi网络、车联网等应用，这些应用中会存在大量的电磁干扰。要最大化应用规划，需要考虑以下因素：确定应用场景：首先需要确定UWB应用的具体场景和需求，包括需要应对的电磁环境、干扰源的类型和强度、需要实现的定位精度和跟踪精度等因素。选择合适的UWB技术：根据应用场景和需求，需要选择合适的UWB技术。例如，对于需要高精度定位和跟踪的应用，可以选择使用多径传播技术和频谱扩展技术的UWB技术，以提高抗干扰能力。对于需要高速数据传输的应用，则可以选择具有更高传输速率的UWB技术。选择合适的硬件设备：根据选择的UWB技术和应用需求，需要选择合适的硬件设备，包括芯片、天线、模块等。在选择硬件设备时，需要考虑其抗干扰能力、可靠性和成本等因素。进行现场测试：在实际应用中，需要进行现场测试，以评估UWB技术的抗干扰能力和性能表现。测试可以包括在不同的电磁环境下进行测试、模拟干扰源进行测试等。优化算法：UWB技术的抗干扰能力不仅取决于硬件设备，还取决于算法的实现。因此，需要优化定位算法和跟踪算法，以提高UWB技术的抗干扰能力和性能表现。
发表了主题帖： WiFi 7，给射频前端设计带来大挑战

就在 Wi-Fi 6 逐渐普及之际，预计于 2024 年才会完成标准制订的下世代无线区域网络 (WLAN) 标准，Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be) 于 2022 年初引发一股热潮，主要厂商竞相发表解决方案，提前点燃市场卡位战。Wi-Fi 7 Release1 在 2022 年底发布；Release2 预计于 2024 年底拍板。Wi-Fi 7 最高网速可达 46.4Gbps，是 WiFi 6 最高网速 9.6Gbps 的 4.8 倍，然而除了网速之外，Wi-Fi 7 应有更多业界认为值得投入的技术潜力与市场机会。 Wi-Fi 7 原生支援 2.4/5/6GHz 三频段，并将最大通道频宽扩增为 320MHz，增加新的频宽模式；另外，导入 4096QAM，使得在相同的编码下，Wi-Fi 7 可获得 20% 的速率提升，多路链结运作 (Multi-Link Operation, MLO) 与多重资源单位 (Multi-Resource Unit, MRU) 技术都有助于大幅提升网络效能。在元宇宙、自动驾驶、AIoT 等新应用的概念下，Wi-Fi 发展出现更多想像空间。本文探讨 Wi-Fi 产业未来几年的发展趋势，Wi-Fi 7 芯片设计眉角，Wi-Fi 7 与新兴应用的互动关系并布局未来商机。 Wi-Fi 多年来已经成为发展成熟的无线通讯技术，也非常受到市场与消费者的喜爱，带动全球经济产值约 3.3 万亿美元，每年约有 40 亿个设备出货量，目前市场上总计约有 160 亿个 Wi-Fi 设备使用中。 Qorvo 亚太区资深市场行销经理林健富 (图1) 指出，射频前端 (RF Front End) 肩负无线信号的传送、接收，大致由放大器、接收器、开关、滤波器等元件组成。而以封装来说，有 QFN 与 Laminate 两种形式，由于 Laminate 设计架构较简单、弹性，Qorvo 在 Wi-Fi 7 的新式设计都以 Laminate 封装为主。而在放大器的设计上分成线性功率放大器 (Linear PA) 与非线性功率放大器 (Non-Linear PA)，林健富表示，一般而言，线性功率放大器信号表现较佳，但是技术难度与成本都较高，所以现在有许多厂商会选用非线性功率放大器，并搭配数字预失真 (Digital Pre-Distortion, DPD) 以改善非线性功率放大器的信号表现，但是 DPD 会让设计变得更加复杂，也需要更高的频宽，同时需要系统主晶片的支援。林健富说明，Wi-Fi 7 的技术规格全面升级，与射频前端较有关的项目为 4096QAM 与 320MHz 频宽，会提高射频元件的设计难度。4096QAM 要求的误差向量幅度 (Error Vector Magnitude, EVM) 更低，EVM 是误差矢量平均功率与参考信号的平均功率之比的平方根。EVM 一般用来评估发射器发射信号的调制质量，避免了用多个参数来表征发送射频信号，4096QAM 要求 EVM 要达到 -38，对于射频电路设计是很大的挑战。
发表了主题帖：什么是 UWB？

超宽带 UWB 是一种无线通信技术，和我们之前讲到过的蓝牙 BLE，Wifi 一样，是一种近距离通信技术。为什么叫超宽带呢？这里有两个主要原因，第一是因为它的可用频谱带宽确实太宽了，FCC 分配给它的频带从 3.1GHz 到 10.6GHz，总共 7.5GHz 的可用频谱带宽，相对带宽超过 100%。第二是它的载波带宽也比较宽，达到了 500MHz。无论它的 OBW 还是 CBW，都达到了超级宽的水平，所以叫做超宽带 UWB 也确实是实至名归。也是基于此，在 1989 年的时候，这种无线通信技术被美国国防部命名为 “UWB”。美国国防部管的可真宽，无线通信技术都需要国防部来题名，这也反映了我们通信发展的基本事实，军事应用要先于民用，相控阵雷达的 MIMO 数要甩 5G Massive-MIMO 好几条街。超宽带 UWB 有什么好处呢？超宽带是很多通信人的梦想，因为频率带宽意味着信道容量，频带越宽，无线通信的容量就越大。这是信息论大神香农给我们留下的珍贵财富——香农定理。在给定信噪比情况下，信道容量 C 和带宽 B 成正比（下图中最上面的公式就是香农定理）。所以呢，UWB 的第一个优点就是超级厉害的信道容量。同样的，根据香农定理的公式，我们可以得到 UWB 的第二个好处，在一定的信道容量下，超宽带 UWB 可以接受比较差的信噪比 SNR。另外，在相同载波功率情况下，带宽越宽，功率谱密度也就越低。基于第一个优点，FCC 索性就给超宽带 UWB 通信限定了一个很低的 EIRP 要求，小于 -41.3dBM/MHz。 -41.3dBm 是一个什么样的功率量级呢，我们换算成毫瓦的格式大概是 0.0000741310241 mW，这么小的功率对人体健康的影响简直可以忽略不记，对比我们的手机动辄 0.1W-2W 的辐射功率来说，简直不要太环保啊。辐射功率低，也就意味着 UWB 的功耗极小，如果手机也到这个水平，那就再也不用担心给手机充电了。可惜这种低功率通信，也就只能用在近距离无线通信上，一般通信距离小于 10 米。所以在通信领域，十全十美的技术可能真的没有。下表是 UWB 和 Wifi， BLE，zigbee 等短距离无线通信技术的一些参数对比，合适的技术需要用在合适的场景才完美。这么小的功率量级还有一个好处就是对其他通信系统的干扰也很小，所以可以和很多大功率通信技术共存，比如现在的 5G NR 在 3.5GHz 左右有多个比较重要的频段，还有 wifi 的 5.8GHz。当然安全起见，FCC 也规定了全频谱的干扰功率等级，如下图所示，分为室内和室外，仅在低于 960MHz 和 3.1GHz 到 10.6GHz 的频率范围内要求低于 -41.3dBm/MHz，其他频段有更严格的功率要求。这样，困扰我很多年的问题终于解决了，凭什么 UWB 能占用这么宽的频谱资源？就凭人家功率低啊。功率低就可以随心所欲了吗？No！UWB 还有一个重要的技术，就是脉冲调制。我们在介绍信号调制的时候，讲到我们都喜欢用正弦波作为载波对信号进行调制。但是 UWB 信号是用一个具有很陡的上升和下降的冲激脉冲进行直接调制，使得信号具有比较宽的频谱特征。下图给出了 FM 调制和脉冲调制的对比，正是这个脉冲调制使得 UWB 信号能够工作在一个较宽的频带内。其实在早期，UWB 技术的名字就叫作脉冲无线电 Impulse Radio，1989 年才拥有了现在的名字。 UWB 的脉冲陡而窄，看起来像尖峰一样，即使是在嘈杂的通道环境中，也很容易识别。脉冲调制具有很强的抗多径干扰能力，通过多个路径到达接收器的无线电信号在 IR-UWB 系统里很容易与主信号区分开来。并且脉冲的宽度很窄，为纳秒级，这就决定了超宽带技术超高的精度。因此超宽带 UWB 技术具有传输速率高，抗干扰能力强，辐射小功耗低，精度高等优点。超宽带技术自上世纪 60 年代被提出以后，在军事领域就得到了广泛的应用，比如：UWB 雷达，UWB L PI/D 无线内通系统 (预警机、舰船等)，战术手持和网络的 PL I/D 电台，警戒雷达，UAV/UGV 数据链，探测地雷，检测地下埋藏的军事目标或以叶簇伪装的物体无线通信系统方面。在民用领域，真正进入到我们的视野是苹果公司在 iphone11 上推出的空间感知能力 Spatial Awareness。利用 UWB 技术的超高精度定位能力，提高了手机的定位精度，并且能够感知周围手机的准确位置。最近几年，UWB 也开始在车上找到了新的机会。
2023-03-30
发表了主题帖：基站天线天天见，它到底长啥样？

基站天线天天见，你一定很好奇它到底长啥样吧？基本原理天线的基本原理是：导线上有交变电流流动时，就会产生电磁波辐射。若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，辐射很弱；将两导线张开电场就散播在周围空间，辐射增强。以偶极天线（园棍式的全向天线）为例，结构大都为两个 1/4 波长电线或钢、铝管组成的直条形，构成了一个 1/2 波长的半波振子。其腹部四周产生电磁波，但天线的两个顶端几乎不会产生电波。因此，我们看到一个单一的半波振子具有“面包圈” 形的辐射方向图。辐射方向图方向图比较下面这些天线辐射模型，有没有想一口吃掉的冲动？天线辐射方向图一般为三维辐射立体图，用来表述天线在空间各个方向上所具有的发射和接收电磁波的能力。实际评判中将其转化成的二维平面图形，即水平面方向图及垂直面方向图。一些参数下倾天线有两种调下倾角方法：机械俯仰角和电调俯仰角。电调：通过改变馈入各振子的信号相位来改变天线主瓣的下倾角度。电调俯仰角的优点是方向图不会明显变形。
发表了主题帖：有关RF接收器噪声的一些讨论

系统设计人员一直都在为复杂的系统设计寻求简单的解决方案。我们不妨看看国防、航天和 5G 无线基础设施领域的 RF 前端接收器解决方案。本博客文章是一个实用指南，有助于降低设计复杂性，同时满足 5G 基础设施、国防和航天应用的严格噪声系数要求。接收器噪声系数概述许多 RF 前端 (RFFE) 系统都是独一无二的，但接收器在许多方面都比较相似。一般来说，RF 灵敏度是所有无线电接收器的关键规格参数。RF 接收器能够接收所需无线电信号，同时忽略不必要的信号，因此能够在其应用中更高效地运行。测量接收器 RF 灵敏度有以下几种方法：噪声系数(NF) – 系统的 NF 是噪声因数的对数形式。它规定了接收器、系统各个组件以及整个系统的噪声性能。信噪比 (SNR) - 这是给定信号功率水平与系统内部噪声之间的比率。误码率 (BER) – 这是一种数字系统中采用的衡量方式。当信号电平下降或链路质量下降时，传输中的错误数或误码增加。测量 BER 可反映 SNR，但其格式通常对数字域更有用。误差矢量幅度 (EVM) – EVM 是一种用来量化数字无线电发射器和接收器性能的指标。由理想发射器发送或接收器接收的信号将会使所有 EVM 星座点精确地位于理想位置。然而，噪声、失真、相位噪声等缺陷会导致实际星座点偏离理想位置。理想情况下，发射器应生成尽可能靠近这些点的数字数据。EVM 用于衡量实际接收的数据元素与理想位置之间的距离。此外，放大器的线性度越高，EVM 就越好。功率放大器 (PA) 和低噪声放大器 (LNA) 技术通常在放大接收器内的信号方面没有什么问题。相反，限制因素往往在于限噪方面，因为噪音会掩盖所需信号。对于无线通信、雷达、仪器仪表、卫星等应用，两个关键的性能考虑因素是接收器灵敏度和 SNR。就接收器噪声而言，这是第一级或 LNA 以及随后会出现的任何损耗，这对于确定整个无线电接收器的整体性能至关重要。通过优化 LNA 的 SNR 和 NF，可提高接收器的整体性能。此外，必须针对整个系统带宽对该性能进行优化。在 5G、国防和航天领域，LNA 和其他系统组件的带宽在不断增加，以实现处理当今应用所需的更高数据容量。带宽增加意味着噪声水平优化必须适应相同的带宽区域。这显然比较困难，但却必须实现，以满足当今的容量和吞吐量要求，以及实现高水平的接收器灵敏度。 5G RF 接收器网络密集化是有效实施 5G 的必要条件。通过增加每个区域的接入点数量，并在每个接入点部署更多的发射器和接收器，从而提高密集化程度。这种密度提升可提高无线网络的整体容量和吞吐量，通过使用灵敏度更高的高动态范围收发器，这些系统还可实现 5G。增加每个区域的基站和接入点数量也可以改变射频前端要求 (RFFE)。由于从用户设备 (UE) 到基站的平均距离更短，因此它可降低所需的发射功率。此外，这些接入点将添加更多的天线，以帮助增加空间流，从而提高容量和信号可靠性。而且增加了多输入多输出 (MIMO)，以进一步提高信号可靠性，从而提高上行系统容量。利用多天线和 MIMO 增加空间流可提高 SNR，而且效果很好，因为像 5G 这样先进的无线电系统需要更高的 SNR 来支持更高的数据速率。许多 4G LTE 系统已经转向 5G。这些系统具有大规模 MIMO 能力，这是对传统 MIMO 的扩展，可在基站天线系统上提供更多的天线（如 32、64、128 根）和更多的天线阵列。这些大规模 MIMO 天线有助于集中能量，以便提高网络的吞吐量和效率。这些 5G 网络还具有非常高的带宽能力。例如：频率范围 FR1 (410 MHz – 7125 MHz) 可实现高达 100 MHz 的传输带宽。因此，LNA 设计人员正在创建超宽带 LNA，以支持多个 5G 频段 RF 链，从而简化产品设计。为实现这些宽带能力，LNA 必须在整个带宽范围内具备出色的噪声系数和 EVM 特性。此外，它们需要具有小尺寸，因为这些 RFFE 组件现在都位于塔顶的天线上。图 1：RF 前端的组件因为这些组件通常位于基站塔顶，所以它们需要高功率处理能力。它们必须能够承受高输入功率冲击，如果受到冲击，还必须能够非常迅速地恢复并再次开始运行。因此，LNA 等组件作为链路中位于接收器输入开关之后的第一个组件，需要具备 20 dBm 或更高的输入功率处理能力，以满足该任务需求。国防和航天接收器国防和航天 RFFE 领域也发生了许多变化。特别是在军事雷达、卫星通信、电子战通信和数字接收器领域。下面是一些基本框图。正如您从众多嵌入式模块设计中所看到的，这会明显推动采用小尺寸、轻量级、高集成度的产品，将接收和发射链集成在一个封装（如 5G 应用）中。而且不出大家所料，这些特性对国防和航天领域同样具有吸引力，并与 SWaP 的（尺寸、重量和功率）目标一致。图 2：RFFE 在国防和航天领域的用例国防和航天 (D&A) 领域的接收器产品不仅需要高功率功能以实现出色的放大性能，而且还要求能够在诸如基础设施领域的极端条件下正常运行。但在更高输入电平（数千瓦范围）下，此类接收器产品通常需要具备耐受力和抗干扰能力。这主要用于军事、航天雷达和军事通信应用，在这些应用中，电子对抗 (ECM) 可能被用作一种防御战略来压制接收器。因此，具有耐受力和抗电子干扰（如无线电干扰）能力的接收器需要能够承受高功率冲击。如果在输入端受到高功率冲击，它们应能够承受冲击，并迅速恢复通信。这些设备还必须能够在比以往更大的带宽范围内运行。过去，由于技术限制，D&A 数字接收器一直都是窄带型。但现在情况已有所改变，因为砷化镓、氮化镓和硅等新技术的进步允许使用更大的可持续带宽。这可实现许多全新的国防和航天应用，并为现有产品带来一些全新功能。许多军事应用都需要这种具有较低截获/雷达探测概率的宽带和多频段通信。通过增加跳频以减少信号检测，可采用宽带宽和频谱进行传输和接收。这些方面可能会增加接收器上的噪声，并降低保护能力。如果接收器长时间暴露在高功率水平下，组件性能可能会迅速下降，从而出现性能问题或导致组件报废。因此，设计人员必须采取必要措施，以确保可靠性和接收器灵敏度。优化噪声性能最终，上述领域中的每个单独应用都会推动系统设计和需求发展。但是，在较高电平下，一些 RF 前端要求保持不变。接收器的噪声性能通常是从 RFFE 的第一级开始考虑。RFFE 的信号电平最低，如果信号中存在噪声，则很难确定哪些是噪声，哪些是传入信号。当越过开关、LNA，然后进入驱动器级，所有信号都会被放大。确定传入信号将变得更加困难。因此，在 LNA 之前和 LNA 处，必须确保组件中的噪声最低。在 LNA 中，尽早分离首选信号与输入噪声至关重要，因为该性能会影响整个接收链。最优参数权衡可以实现优化的性能设计人员必须在增益、增益平坦度、输入/输出匹配、线性度、功耗和尺寸等参数之间做出至关重要的权衡，同时确保 LNA 具有内在的稳定性。设计人员必须确保这些参数之间的平衡，同时保持系统稳定，并检查系统在整个操作条件范围内的稳定性。较低的接收器噪声系数确实可以提高性能和覆盖范围，但系统设计人员必须做出权衡，因为更优的 NF 可能会导致接收器性能收益减少。因此，在一个应用中进行的标称改进可能并不值得在另一个应用中实施。Qorvo 的级联分析计算器可为系统级设计权衡提供一个起点。图 3：Qorvo 设计中心的级联计算器在图 3 所示应用中，一个重要的考虑因素就是 LNA 与其后面的插入损耗（在上述示例中为滤波器）之间的比率。如果 LNA 后的滤波器会产生损耗，则 NF 就会增加。例如，在上述场景中，如果 LNA 的第 1 级增益为 15 dB，而不是 19 dB，那么 NF 将为 0.47 dB，而不是如图所示的 0.37 dB。此外，如果 LNA 的增益为 19 dB，且第二级滤波器的插入损耗为 -4.0 dB，那么 NF 将为 0.39 dB，也就是说 NF 再次增加。接收器应用和温度降低输入噪声的一个显而易见的方法就是选用具有最佳 NF 参数的 LNA。接收器 LNA 的另一个重要考虑因素就是其随温度变化的性能。温度对整个频率范围内的增益平坦度和 LNA 的稳定性具有重要影响。这两个参数都可能会影响 NF 的变化。通过散热器或散热技术冷却 LNA 或前端，可以改善热噪声。匹配的设计也有助于降低前端的温度和热噪声。射电天文学中的一些应用采用低温冷却的方式来保持较低的 NF。此外，LNA 的稳定性至关重要，因为如果 LNA 不稳定，系统 NF 就会增加。噪声温度每个噪声源都有一个相当的噪声温度。噪声温度用于描述设备的噪声性能，而不是 NF，且主要用作为系统参数。这使得输入噪声温度的概念更有意义，使用更方便。它出现在接收器的输入端，那里的信号电平较低，而且是任何电路在给定温度下所能达到的极限最低噪声。它还均匀地分布在整个系统频谱中。热噪声也是系统带宽的函数。将带宽与频率响应和输入信号匹配，可以降低热噪声。为了帮助您计算 NF 和 NF 温度，Qorvo 了提供一个在线计算器，如下所示。图 4：Qorvo 设计中心的噪声系数温度计算器一些额外的降噪设计策略在设计中使用噪声最小的一流 LNA。进行系统设计时，需考虑应用的真正标称温度。通过屏蔽或消除噪声源，隔离外部噪声或防止其影响接收器的性能或输入。降低直流配电电路的特性阻抗，以减少噪声耦合。避免沿信号路径直至 LNA 输入端使用产生损耗的元件。保持 LNA 输入和输出的射频阻抗，并将具有噪声的走线或电路与 LNA 或接收器路径隔离。此外，使用 GaN 而不是限幅器也有助于降低噪声，因为限幅器会给系统增加噪声。GaN 还可以提高接收器的耐用性。限幅器和循环器对 D&A 接收器的影响如前所述，LNA 的高输入功率性能至关重要。在输入端增加一个限幅器或循环器可以降低高输入功率对接收器可能产生的影响。这确实有助于保护接收器，但会增加 LNA 处的噪声。此方法也会降低接收器的灵敏度，从而缩小信号覆盖范围，降低吞吐量和性能。因此，如果您选择输入功率非常高的 LNA，则不需要使用限幅器或循环器，从而有助于提高接收器的整体性能。最后，噪声系数和系统线性度也会影响接收器灵敏度。为了获得最佳的接收器灵敏度性能，必须在几个关键参数（如增益、匹配、线性度和带宽）之间进行权衡，同时密切关注干扰、温度以及维持接收器抗冲击的能力。
发表了主题帖：下一次工业革命依托无线连接

实时定位系统 (RTLS) 是实现这一功能的关键。据 MarketsandMarkets，预测，实时定位系统 (RTLS) 市场有望从 2020 年的 34 亿美元增长到 2025 年的 103 亿美元，年均复合增长率将达到 24.8%。 Geoplan, 是一家全球化公司，主要提供超宽带 (UWB) 定位网络和服务，用于跟踪车辆、人员和室内资产，该公司率先采用 RTLS 技术，旨在帮助组织迁移至工业 4.0。三星电子、现代汽车等一些全球领先的制造商都在使用该公司的跟踪系统。 Geoplan 针对客户实施精密、低功耗跟踪解决方案时面临的挑战，与全球 RF 创新领域的领导者 Qorvo 携手合作。Qorvo 是 UWB 和低功耗 IoT 通信片上系统 (SoC) 领先供应商，还提供独有的 ConcurrentConnect™ 技术支持。ConcurrentConnect 能够让设备在没有明显延迟的情况下，同时虚拟监听多个协议，包括 Bluetooth® Low Energy 和基于 IEEE 802.15.4 的协议。挑战要发挥工业 4.0 的全部优势，需要克服无数挑战。首先需要获取数百项资产的超精度定位数据（微定位）。这非常困难，因为现有的许多制造设备在构建时，并未考虑到实时跟踪和 IoT 技术。此外，对数百个对象的实时跟踪必须是同步的，如果是在严苛的工业环境下，还要求高度可靠耐用。要确保标签和整个跟踪网络使用的电池具有很长的使用寿命，则必须保证低功耗。再者，客户必须能够快速访问更新的位置信息显示，例如，装配线上某个工作站的操作说明。解决方案 Geoplan 采用 Qorvo 先进的多协议和高功效 IC，将无线更新显示功能和资产跟踪功能集成到单个器件中。这款全新解决方案称为 G-Pixel，是一种端到端 RTLS，它集成了锚点、“G-pixel” 电子货架标签 (ESL) 标记、高级定位算法和 API，能够与其他系统实现无缝集成。通过创建超宽带 (UWB) 定位网络，它可以在非视距条件下穿过障碍物，以 5-30 厘米的精度跟踪对象。通过这种方式，可以实现多种新用例，在制造、物流和零售环境中提供以前无法实现的实时数据洞察。 G-Pixel 的独特之处还在于，它集成了首款 Qorvo RTLS 全功能产品，包括 Qorvo DW3000 UWB 收发器和 Qorvo QPG6100 IoT SoC。 Geoplan 之所以选择 Qorvo UWB 收发器作为 G-pixel 标记的首选定位技术，是因为即使存在障碍物和非视距条件下它也能满足系统的微定位要求。Geoplan 还利用 Qorvo 的天线分集功能，可以将室内环境或易受无线干扰环境中基于 IEEE802.15.4 的可靠通信范围扩大一倍。这有助于提高系统的可靠性，并减少反复尝试发送消息的次数。在开发 G-pixel 标签时，Geoplan 面临的另一大问题是如何延长电池寿命。G-pixel 标签中集成了多种 RF 连接技术，以及显示器和 LED，所以不间断供电至关重要。基于这一考量，Geoplan 选择使用 Qorvo 最新的多标准 IoT 通信控制器 QPG6100，它能够以低功耗提供 2.4 GHz IoT 连接，可实现更长的电池寿命。 Qorvo QPG6100 采用 ConcurrentConnect 技术，支持在单芯片中同时运行 Bluetooth® Low Energy 和基于 IEEE 802.15.4 的协议，可以增强功能并缩小整体尺寸。Qorvo 还提供灵活的 SDK，让客户能够基于自己的协议，以及 Zigbee 和 Thread 等标准构建自定义 IoT 应用。在新建的光州全球汽车 (GGM) 制造厂最新的现代 SUV 生产线上，G-pixel 标签贴在车辆顶部，用于实时发送和接收过程信息。该标签通过 G-pixel 屏幕全程显示装配线到质检整个流程的工作状态，以防工作过程中出错，并提高质量和生产率。结果 McKinsey & Company 2020 年的一篇文章强调指出，连通性是推动工业 4.0 的四大基础技术之一。这些连接支柱包括传感器、IoT、云技术和区块链。随着公司选择采用这种先进方法，他们必须满足更高的可视性要求，以促进更快做出决策。供应链运行实时数据有助于减少人为错误，对于会影响成本、客户满意度和交付时间的变化也能更快做出响应。无论组织处于这一转型过程的哪个阶段，是已步入正轨还是刚刚开始，他们都会发现，先进的实时定位跟踪是实现转型的核心技术。它是彻底提高制造效率、降低成本，实现持续数字化转型的重要组成部分。在新冠肺炎疫情蔓延期间，人们对灵活、弹性的制造和供应链的需求不断增强 Geoplan 的 G-Pixel 解决方案采用 Qorvo 面向 IoT 终端设备和 UWB 收发器的通信控制器，可提供实时、自动跟踪，同时支持多种超低功耗无线协议。它提供位置感知商业智能，可提高生产力，与传统系统轻松集成，为下一次制造革命铺平了道路。
发表了主题帖：重新构想面向下一代移动设备的天线设计解决方案

下一代移动设备的快速创新带来了天线实现方面的重大工程挑战。关键问题在于，由于蜂窝、Wi-Fi、超宽带 (UWB)、毫米波 (mmW) 和 GPS 标准规定了新频段和提出了新要求，使得 5G 手机的射频路径通常为 LTE 手机的两倍多。然而，空间不足限制了增加新天线及/或在多个频段之间共享天线的能力，从而引发了更复杂的问题。工业设计创新（如可折叠或可卷曲屏幕以及使用虚拟控件取代物理按钮）对天线设计和布局带来了明显限制。增加载波功率要求与 OME 系统效率目标和改进（如电池使用寿命）之间的冲突也带来了额外挑战。Qorvo 在帮助企业解决棘手射频问题方面拥有丰富的经验，其重新构想 Qorvo 天线解决方案 (QASR) 可帮助工程师应对空间、设计和性能挑战，以便利用射频架构中的天线功率。快速发展的移动行业随着智能手机和可穿戴设备制造商与移动运营商竞相提供更大覆盖范围、更高数据速率、全新的无线通信功能和变革性工业设计，移动行业的创新步伐继续快速前进。智能手机制造商开始扩大产品系列的 5G 支持，以满足视频流、视频会议、音乐和游戏等数据密集型服务日益增长的需求。因此，用于高端手机的 5G 高带宽 6 GHz 以下频段（n77/n78 和 n79）和更宽毫米波频段 (n257-n261) 如今也开始用于中端和大众市场手机。在增加射频复杂性的同时，5G 不仅需要增加新的蜂窝频段，还需要在更高频段上支持 4x4 MIMO，以实现更快的数据传输速度。制造商还在手机中增加了更多非蜂窝频段，以提供更快的网络，支持新的定位服务。例如：Wi-Fi 6E/7 将 Wi-Fi 扩展到 6 GHz 频段，并提供超宽的 160-320 MHz 信道，以便为高清流传输、虚拟现实和点对点游戏等应用提供更高的性能，同时缓解 Wi-Fi 频谱广泛使用所造成的拥堵。最初用于高端手机的 UWB 技术，如今也开始用于中端和大众市场手机。UWB 能够以前所未有的精度（误差在几厘米内），在室内或室外计算距离和位置，并且开始支持全新的定位应用和设备。顾名思义，UWB 使用的信道宽度至少为 500 MHz，频率范围为 3.1-10.6 GHz，目前移动应用主要使用的频率范围为 6-9 GHz。制造商还开始增加新的 GPS L5 和 L2 频段，这为任务关键型应用提供了更高定位精度等各种优势。与此同时，随着移动运营商寻求优化现有频谱的使用，以提高数据速率，智能手机开始增加越来越多的多蜂窝频段复杂组合。许多运营商开始使用 EN-DC（E-UTRAN 新无线电 — 双连接），这样就可以通过使用 4G 锚频段与 5G 数据频段组合在某些地区更快地部署 5G 数据速率。载波聚合 (CA) 整合了多个分量载波 (CC)，以实现更大带宽和更高数据速率。随着组合选项中添加了越来越多的频段，CA 现在也开始变得越来越复杂。5G 定义了数百种最多可达 16 个 CC 的新组合，每种组合的连续带宽可达 100 MHz，总聚合带宽可达 1 GHz 左右。其中包括具有挑战性的两个或多个低频段新聚合，如欧洲或亚洲的 B20 + B28 组合和北美的 B5 + B12、B13 或 B14 组合，它们具有更大范围和更大吞吐量等优势。制造商还开始采用更高的发射功率，以扩大高频信号的覆盖范围，因为高频信号的传播距离不及低频信号。2 级功率可使天线的发射功率翻倍（达到 26 dB），目前已经广泛使用，而业界目前也开始探索能使功率进一步增加两倍（至 29 dB）的 1.5 级功率。工业设计创新由于制造商在寻求新方法来实现产品差异化，并提供令人欣喜的全新消费者体验，智能手机工业设计也开始快速发展。变革性设计包括可卷曲屏幕的手机和可折叠屏幕的翻盖手机。环绕手机边框的屏幕具有前沿的时尚外观，同时尽可能扩大消费者可用的屏幕面积。物理按钮开始被虚拟控件所取代，虚拟控件通常位于手机的下边框或侧边框。此外，制造商还在不断增加用户看重的其他新功能，如更出色的显示屏、更多的摄像头、多种生物识别认证方法、更高质量的扬声器和更大的电池。虽然它们对消费者极具吸引力，但这些功能会占据空间，从而减少射频前端 (RFFE) 可用的空间，而且它们还会对 RFFE 组件和天线的位置带来新的限制。这些趋势导致了使用蜂窝和/或非蜂窝连接的小型物联网 (IoT) 设备爆炸式增长，包括手表、其他可穿戴设备和小型跟踪设备。在这些设备中，空间至关重要，而将射频内容压缩到微型空间中也非常重要。天线挑战连接和工业设计方面的这些创新给致力于下一代智能手机和其他移动设备的工程师带来了各种相互关联的天线挑战。射频路径翻了两倍多增加新的蜂窝和非蜂窝频段大大提高了移动设备中射频路径的总数。支持 mmW 频段和 UWB 的典型 5G 手机的射频路径是典型 4G 手机的两倍多。每条射频路径都需要连接至天线，但要将天线的数量翻倍根本不可能。这是因为手机内部可用空间有限：增加天线数量意味着它们必须彼此靠近，从而会降低天线之间的隔离度。这会导致耦合相关问题，从而增加 RFFE 中存在非线性元件的可能性，使接收器的灵敏度降低。考虑到固定外形尺寸中可实现的天线总数限制，处理射频路径数量增长的逻辑方法就是增加每个天线的带宽，以支持更多频段。然而，这种方法也会带来挑战。天线带宽越宽，损耗往往就越大。它们可能需要更多空间，因为天线的尺寸是由其支持的最低频率决定的。此外，使用单根天线同时发射和接收多个频段会提高混合信号产生非线性杂散发射的风险。解决这些问题并非易事：需要进行仔细分析并采用专门的天线设计技术，同时在 RFFE 中结合适当的滤波和路由解决方案。超宽带支持 UWB 需要使用 3 或 4 根相对较大的贴片天线，而这会占用手机内原本就很拥挤的大量空间。因此，制造商开始寻找将其中一些天线组合在一起的方法，以减少所需的整体空间。另一个考量就是，是否将一根天线置于手机的边框，以实现出色的全方位测距性能。载波聚合和 EN-DC CA 和 EN-DC 频段组合的快速增加加剧了天线挑战。如今，可实现的聚合包括高、中、低频段的数百种不同组合。既包括每个频率范围内的多频段组合（如低-低或中-中聚合），也包括不同频谱范围内的频段组合（如低-中和低-中-高聚合）。此外，每个 CC 的最大带宽也在增加。4G 将载波带宽限制在 20 MHz，而 5G 则将最大连续带宽增加至 45 MHz（用于 2300 MHz 以下频段），最高可达 100 MHz（用于 2300 MHz 以上频段）。因为天线总数有限，每根天线可能都需要在非常宽的频率范围内 (600 MHz-5000 MHz) 提供高性能宽带发射和接收信号。低-低聚合带来了一些最具挑战性的天线设计问题。移动手机通常使用位于手机顶部和底部的两根主要天线来支持低频段。这些天线位置最大限度地减少了用户与手机交互会降低性能的可能性，因为消费者通常将手放在手机两侧，而不是顶部和底部。关键问题在于，低-低聚合可能需要使用支持低频段发射的第三根天线。这意味着，制造商需要在手机内找到更多空间来放置这根天线，并确保所选天线位置在所有使用条件下都能够提供足够的性能。更高 Tx 功率 PC 2 和 PC 1.5 规格中定义的更高功率输出会影响智能手机的电池使用寿命。这也意味着，RFFE 内部的所有后 PA 组件（包括天线调谐器）都需要处理更多功率。这通常意味着需要使用更大的组件，但考虑到空间限制，这成为一大问题。输出功率的增加也意味着 RFFE 组件将生成更高电平的杂散信号，从而需要额外关注如何缓解灵敏度降低和 RSE 问题。新设计可缩小天线空间采用可折叠和可卷曲屏幕的新手机设计带来了一系列天线挑战。手机必须能够在不同的物理状态下（卷曲或展开、折叠或打开）运行，这严重限制了天线的潜在位置，并且还可能需要使用不同的天线材料。更大的挑战是，设计的限制可能意味着天线必须置于次优位置，这使其性能更容易受到人类交互的影响。天线接地可能会受影响，从而影响辐射效率。为确保在所有使用条件下的运行效率，需要仔细设计和定位天线。使用软件定义的虚拟按钮代替机械按钮会带来额外的天线挑战。将这些按钮置于手机底部可最大限度地提高便利性和用户可用的屏幕空间，但这也意味着它们可能会干扰过去放置在此位置的主天线。谁将率先解决挑战？正如本文所展示的，下一代移动设备带来了相当多的天线设计和工程问题。那么，谁将率先解决挑战？除了克服极其困难的挑战所带来的当之无愧的自豪感，赢得创新竞赛的团队将在消费者支持之争中具有显著的竞争优势。 QASR 如何提供帮助重新构想 Qorvo 天线解决方案 (QASR) 在帮助智能手机工程师解决下一代智能手机和其他设备所面临的天线挑战方面独具优势。 Qorvo 致力于投资能够促进创新并支持手机持续发展的技术。然而，创新技术本身不足以解决棘手的射频问题。因此，Qorvo 与移动行业紧密合作，帮助工程师解决每种移动设备面临的独有设计问题。Qorvo 在帮助制造商将创新解决方案融入智能手机和其他设备方面拥有极其丰富的经验，包括：业界首款天线调谐器，可帮助提高更广泛频段中的天线效率。了解天线复用器、新路径和标准的组合，以解决和简化新兴的复杂场景。推动新型定制技术的发展，以满足天线调谐、传输功能和射频路由方面的 5G 需求。 QASR 可帮助您应对空间、设计和性能挑战，以便利用射频架构中的天线功率。
2023-03-28
发表了主题帖：解开天线性能的秘密

天线是一种用于发送和接收无线信号的设备，其性能是无线通信系统的重要组成部分。解开天线性能的秘密需要理解天线的几个重要属性，如增益系数、辐射方向图、电压驻波比、极化和波束宽度等。通过全面表征这些属性，可以确定天线的性能是否符合系统的需求。此外，天线的特征阻抗也是一个重要参数，其一般为50Ω，这是为了满足最小损耗和最大功率容量的要求而选定的值。随着时间的推移，天线性能会逐渐下降，这是由于物理损耗和电气缺陷的累积所致。例如，恶劣的天气、高强度的物理压力和长时间受到海雾侵蚀等都会对天线性能产生影响。因此，定期检查和维护天线是非常重要的，可以保证其长期稳定的性能。天线的类型有多种类型的天线，以下是一些常见的类型：线性极化天线：线性极化天线是一种将电磁波沿一个方向进行传输的天线，通常用于广播电视和通信应用。圆极化天线：圆极化天线可以在水平和垂直方向上传输电磁波，适用于卫星通信和雷达系统等应用。手持天线：手持天线通常用于移动通信，如手机、对讲机和无线电。盘形天线：盘形天线也被称为卫星天线，适用于接收卫星电视和互联网服务。微带天线：微带天线是一种小型、轻便的天线，通常用于移动通信和嵌入式系统。基于阵列的天线：基于阵列的天线是由多个天线组成的数组，通常用于雷达系统和通信系统等应用。捷克天线：捷克天线是一种特殊类型的环形天线，常用于地面和航空电信。这只是天线类型的一小部分，还有许多其他类型的天线可用于不同的应用....... 角度和波束宽度角度和波束宽度是光学和电子领域常用的两个概念。角度是指两条相交线或平面之间的距离的量度。在光学中，角度用于描述光线的方向，可以是发散（散开）或会聚（聚集）。在电子学中，角度用于描述天线或传感器的方向，可以指向特定方向。波束宽度是指天线辐射方向图的范围或波束半功率点之间的角距。换句话说，它描述了信号强度高于特定阈值水平的空间区域。波束宽度通常以度为单位测量，可以是水平的也可以是垂直的，具体取决于天线的方向。例如，在雷达系统中，天线的波束宽度决定了覆盖区域，而雷达波束的角度决定了雷达指向的方向。同样，在相机镜头中，视角决定了镜头的视野，而激光的光束宽度决定了激光切割或雕刻的精度。天线的应用天线是一种将电磁波能量从一个空间传递到另一个空间的设备。它们可以将无线电波、微波、红外线和可见光等信号转换成电信号，或者将电信号转换成这些信号。以下是天线的一些常见应用：通信：天线用于将无线电波或微波信号从一个设备发送到另一个设备，例如手机、卫星通信和雷达系统。广播和电视：天线用于接收无线电广播和电视信号，使这些信号能够被接收器解码并转换成音频和视频信号。 GPS：天线用于接收全球定位系统（GPS）卫星发射的微波信号，以确定接收器的位置。无线电测量：天线用于测量电磁波能量的强度、频率和极化方向。安全：天线用于检测无线电波信号，例如在安检中检测危险物品或在军事应用中检测敌方通信。科学研究：天线用于进行电磁波研究，例如射电天文学和地球物理学中的天空观测和地球表面测量。医疗设备：天线用于医疗设备，例如医学成像设备和生物医学研究中的脑电图仪。环境监测：天线用于环境监测，例如监测天气变化、污染和气象雷达。天线的优点天线的优点如下：提高信号接收和发送的效率：天线能够有效地将电磁波转换为电信号或将电信号转换为电磁波，从而提高信号的接收和发送效率。增强信号传输的稳定性和可靠性：天线可以通过选择不同的频段、天线结构和方向性等方式来优化信号传输，从而提高传输的稳定性和可靠性。节省空间和成本：天线可以根据需求进行设计和制造，可以非常小巧，占用空间小，同时也可以降低成本。具有广泛的应用：天线被广泛应用于通信、雷达、导航、遥感、安防等领域，可以实现多种功能，具有非常广泛的应用前景。可以提高通信的隐蔽性：天线可以设计成隐蔽的形式，如嵌入到建筑物或车辆的外表面中，这样可以提高通信的隐蔽性。总之，天线是电信领域中不可或缺的设备，具有广泛的应用。了解天线的基础知识可以帮助我们更好地使用它们，并在实际应用中取得更好的性能。
发表了主题帖：相控阵雷达（Phased Array Radar，PAR）

相控阵雷达（Phased Array Radar，PAR）是一种先进的雷达技术，它使用由多个天线组成的阵列，能够快速改变发射和接收方向，从而实现快速扫描和跟踪目标的能力。相比传统的机械式雷达，相控阵雷达具有更快的响应速度、更高的准确性和更强的灵活性，能够同时执行多个任务，如空中目标跟踪、天气监测、风速探测等。相控阵雷达由一组阵列单元和相控器组成。阵列单元包括发射和接收天线，它们被排列成一个平面阵列或柱面阵列。相控器负责控制阵列单元的相位和幅度，以便将发射波束和接收波束聚焦在目标上。相控阵雷达在军事、民用、天气等领域都有广泛应用。在军事方面，相控阵雷达被广泛用于战斗机和导弹防御系统中，用于探测和追踪敌方飞机、导弹等目标。在民用方面，相控阵雷达被用于航空交通管制、天气监测、海上航行安全等领域。在天气方面，相控阵雷达能够提供更准确的天气预报和预警信息，如预测暴风雨、雷电等自然灾害。相控阵雷达的优点包括：快速响应、高精度、多功能、可靠性高等，但相比传统机械式雷达，相控阵雷达成本更高，需要更复杂的维护和操作。相控阵雷达相比传统雷达有许多优势。首先，它能够更快速地响应天气变化，因为它不需要像传统雷达那样旋转。相控阵雷达能够立即调整波束方向和位置，从而提供更快速的响应速度。其次，相控阵雷达的精度更高，因为它可以实时调整雷达波束的控制和定向。传统雷达需要旋转才能扫描整个天空，这意味着它可能会错过一些重要的天气信息。最后，相控阵雷达还具有多种功能，如探测飞行器、监测海洋和地球表面等。然而，相控阵雷达也存在一些缺点。相比传统雷达，它的成本更高，因为它需要更复杂的维护和操作。相控阵雷达通常由大量的天线和复杂的控制电路组成，需要更多的人力和物力投入。此外，相控阵雷达的复杂性也意味着它可能会出现更多的故障和维修问题。
发表了主题帖：物联网天线技术和影响天线选择的因素

物联网应用程序在很大程度上依赖于无线连接来与生态系统中的物联网网关和其他设备进行通信，尤其是那些几乎不可能有线连接的应用程序。这种连接是由一系列支持各种类型网络的天线实现的。在过去十年中，物联网平台发生了巨大的变化，尺寸不断缩小，并融入了先进的无线技术。这些发展对天线技术和物联网天线设计的发展产生了巨大影响，带来了高效和高性能的超紧凑天线。在高性能、小尺寸物联网设计中嵌入多个天线已成为标准要求，这给物联网产品开发人员带来了重大挑战。 IoT 应用中使用的一些流行无线技术是 Wi-Fi、蓝牙、WLAN 和 ZigBee，它们在 2.4GHz 至 5GHz 的频段内运行。这些无线标准能够处理短距离内的高数据速率。LoRa（在 169 MHz 至 915MHz 的射频频段内运行）和 SigFox（在 868MHz 至 928MHz 的射频频段内运行）等无线标准用于需要相对较长距离和低得多的数据速率的应用。LPWAN 的出现，如提供低带宽数据连接的 NB-IoT 和 LTE Cat-M、更高带宽、高吞吐量、低延迟和电池使用，也通过提供具有成本效益的解决方案对物联网设计产生巨大影响。5G 是第五代无线技术，预计将进一步彻底改变物联网及相关技术的发展。物联网天线技术本节简要介绍物联网设备中常用的各种类型的天线。贴片天线芯片天线结构紧凑，带宽相对较低。它们在大地平面上表现更好，这可能会增加集成高元件密度电路板的挑战。芯片天线的范围有限，因此非常适合使用低频段的小型物联网设备，例如计算机、卫星无线电、GPS 设备等。有线天线与 Chip 和 Whip 等其他物联网天线相比，有线天线更经济。线天线的尺寸与其频率成反比，即天线的尺寸随着频率的降低而增大，这可能会给设计带来挑战。线天线要么通过接地平面固定到 PCB，要么通过提供良好射频性能的同轴电缆连接。这些天线有各种模式和形状，例如偶极子、环形和螺旋，通常用于联网汽车、智能建筑解决方案等。鞭状天线鞭状天线是性能最好的物联网天线之一，也可能是常用天线中最昂贵的。它们通常位于设备外壳外部，通过同轴连接器与 PCB 建立物理连接。鞭状天线是一种常见的单极天线，非常适合基于 ISM、LoRa、LPWAN 的应用中的无线连接。鞭状天线非常适合使用多个收发器的设计，例如手持无线电、路由器、网关对讲机、支持 Wi-Fi 的设备、车辆等。 PCB 上的天线顾名思义，PCB 天线 (AoPCB) 是使用现代制造技术将天线或天线图案嵌入 PCB 上——通常是电路板上的铜走线。PCB 天线具有成本效益，并且在设计中提供了极大的灵活性，因为开发人员可以在初级水平上整合天线设计。PCB 上的天线的一个缺点是它占用了电路板上的空间，这可能会给具有大量传感器和组件的超紧凑或复杂设计带来重大挑战。这些天线非常适合 USB 加密狗、汽车和机器人应用。影响物联网应用天线选择的因素有几个因素会影响物联网设计天线的选择——频段、尺寸、范围、精度、部署区域等。通常，物联网天线的频段属于未经许可的 ISM 频段（工业、科学、医疗） . 每个天线都针对特定频段设计，牢记特定应用。例如，Wi-Fi 或蓝牙可能是便携式设备、可穿戴设备、游戏设备、网络摄像机等的不错选择，而智能城市、工业 4.0 和智能农业等工业应用则需要使用 LPWAN、LoRa、SigFox 或窄带物联网。所选天线应符合产品包装的美学要求。完美定位的小尺寸天线更有可能提供最佳性能。但是，它必须以尽可能低的功耗提供预期的覆盖范围。有时，重要的不仅是天线的尺寸，还有天线拓扑结构。天线拓扑会影响天线的带宽、辐射方向图、增益和整体效率。读者可能会想到的一个问题是，应该考虑使用标准的现成天线还是定制设计的天线！满足产品性能要求的现成天线当然是一种具有成本效益的解决方案，但是，设计人员在将这种天线封装在极其紧凑的设计中时可能会面临挑战。设计的刚性可能进一步影响天线性能。在这种情况下，定制设计的天线是确保卓越性能的理想选择。选择物联网天线时要考虑的另一个重要因素是全球各个地区的监管标准。除了 SAR 要求之外，开发人员还应检查无线电设备指令 (RED)、电磁合规性、FCC A 类和 B 类规则等标准。简而言之，选择天线时要考虑的关键参数是，天线类型工作频段覆盖范围/范围和 FoV 辐射模式天线增益天线的形状和尺寸成本物联网设备中天线放置的几个设计要点选择合适的天线在物联网设计中至关重要，但是，单凭这一点并不能提供实现高 RF 性能的解决方案。这里有必要说明一下，天线性能是决定设备续航的关键因素。其他电子元件的接近程度、地平面的使用、信号干扰、封装材料和与人体的接近程度等因素（在可穿戴天线的博客中了解更多关于人体对天线的影响）极大地影响天线性能. 因此，开发人员在设计过程中必须高度重视这些因素。以下是无线物联网设计中天线放置的一些设计要点，将天线放置在 PCB 的一角，以确保 PCB 上的天线有足够的遮挡区域使用具有理想宽度和离地间隙的接地平面以实现最大天线效率包装时避免将天线放置在塑料（Plastic ID）附近。与空气相比，塑料的介电常数较高，可能会影响天线的谐振频率天线不得被金属外壳覆盖天线方向应与最终产品的方向相匹配，以确保在所需方向上的最大辐射。结论超紧凑、高增益、超高效的天线正在彻底改变无线物联网设备的设计和开发方式。尽管如此，物联网天线设计或选择正确的天线类型仍然是主要的设计挑战之一。出色的天线可确保卓越的性能、大范围和低功耗。尽管在适合 IoT 应用的频率下可以使用范围广泛的现成天线，但开发人员可能必须考虑定制天线设计以实现最佳尺寸和性能参数。设计人员还应了解其他组件在设计、工业设计 (ID)、ID 材料、天线调谐、定位和 EMI/EMC 法规等方面的影响。
发表了主题帖： 5 种物联网无线技术及其用例

什么是无线技术？无线技术是物联网系统内的一种连接方法，包括传感器、平台、路由器、应用程序和其他系统。每个选项都在功耗、带宽和范围之间进行权衡。在高层次上，有标准无线选项，如蜂窝（3G、4G、5G）和 WiFi，还有远程选项，如 LoRaWAN 和 LPWAN。互联设备公司应了解顶级物联网技术的基础知识，以确定满足其需求的最佳无线技术选项。 5 种物联网无线技术及其用例在我们开始讨论如何决定哪种无线技术适合您的业务之前，让我们先看看目前可用的主要选项。这些将满足大多数用例的要求。 1.Cellular 最著名的物联网无线技术类型之一是蜂窝技术，尤其是在消费者移动市场。蜂窝网络提供可靠的宽带通信，支持从流媒体应用程序到语音通话的一切。由于蜂窝网络非常成熟，它提供了非常高的带宽。运营商提供 Cat-M1 和 NB-IoT，蜂窝选项旨在与新型 LPWAN 技术竞争。蜂窝网络在低功耗环境中运行良好，尤其是在 Cat-M1 之类的环境中。对于电源不是一个因素的非移动应用程序，蜂窝也是一个很好的选择。随着5G 超低延迟的引入，无线可以有效支持时间敏感的工业自动化、医疗数据的实时传输和公共安全监控视频等需求。观看这一切将会令人兴奋。 2.蓝牙和BLE（低功耗蓝牙）另一个在消费界广为人知的无线技术是蓝牙。这种无线个域网 (WPAN) 是一种短程通信技术，具有功耗优化功能（低功耗蓝牙），定位于支持小规模消费者物联网应用。蓝牙和 BLE 用于从智能手表等健身和医疗可穿戴设备到家庭安全系统等智能家居设备的所有领域，数据在这些设备中与智能手机进行通信。它们在非常短距离的通信中非常有效。 3.无线网络 WiFi 在为家庭和企业提供高吞吐量数据传输方面发挥了关键作用——它是另一种著名的物联网无线技术。它在适当的情况下可能非常有效，尽管它在可扩展性、覆盖范围和高功耗方面有很大的局限性。由于较新的企业安全实践，不鼓励将 IoT 设备添加到与传统员工计算机或电话相同的主要 Wi-Fi 网络。根据 Zipit 的经验，这导致更多原始设备制造商利用蜂窝等其他技术来减轻这些安全问题并加快部署工作。高能量需求通常使 WiFi 成为带有电池供电传感器的大型网络的糟糕解决方案，例如智能建筑和工业用途。相反，它对智能家电等设备更有效。最新的 WiFi 技术 WiFi 6 确实提供了改进的带宽和速度，尽管它仍然落后于其他可用选项。而且它具有其他选项没有的安全风险。 4. LPWAN (Cat-M1/NB-IoT) 低功耗广域网 (LPWAN) 使用小型廉价电池提供远程通信。该系列技术非常适合支持需要大范围传输的大规模物联网网络。然而，LPWAN 只能以低速率发送小块数据。 LPWAN 非常适合不需要时间敏感性或高带宽的用例，例如水表。它们对于制造设施中的资产跟踪、设施管理和环境监控非常有效。请记住，标准化对于确保网络的安全性、互操作性和可靠性非常重要。尽管较新的 LPWAN 越来越受欢迎。 5. LoRaWAN LoRaWAN 是一项强大的新兴技术。它类似于蓝牙，但它为低功耗的小数据包提供了更长的范围。LoRaWAN 管理所有连接设备的通信频率、功率和数据速率。因此，LoRaWAN 传感器与蜂窝网关通信以将数据发送到云端。它确实需要回程传输，Zipit 等合作伙伴可以提供必要的蜂窝支持。 LoRaWAN 的用例类似于 LPWAN 的用例，其中对数据传输没有高带宽要求或时间敏感性。但 LoRaWAN 在几个方面有所不同。它是一种点对点无线连接，不直接连接到互联网，而 LPWAN 是直接连接到互联网。LoRaWAN 需要一个网关将数据分组转发到云中的最终目的地，并且该网关通常是 LoRa 到蜂窝网关。由于 LoRaWAN 的范围很广，传感器可以广泛部署在大范围内。这些传感器简单，专为不经常传输的小数据包而设计，因此非常适合灌溉管理、泄漏检测、物流和运输管理以及资产或设备跟踪。随着 LoRaWAN 的不断发展，请密切关注它。哪种物联网无线技术最好？了解可用的不同物联网无线选项非常重要，这有助于您了解您可能希望为您的业务考虑哪些选项。确实没有单一的最佳选择——这取决于您的具体需求。此外，这些技术中的一些可以有效地一起使用以获得更强大的解决方案。一个很好的例子是为照顾失禁患者的个人设计的Smardii 传感器。该传感器应用于失禁保护，并通过 LoRaWAN 与蜂窝网关通信，将数据发送到云端和护理人员，以便他们根据数据采取行动。这是该技术推动改善护理的新方法的一个很好的例子。如何为您的产品选择物联网无线技术要选择合适的物联网无线技术，您需要根据您的具体需求评估可用的选项。权衡功耗、范围和带宽之间的权衡，并确定每一项对您的产品的重要性。您将在此分析中考虑的一些方面包括数据范围、电池大小、成本、传输距离、运营商部署与客户部署、部署位置、固件更新等。这里有一些问题可以帮助您开始为您的业务做出正确的决定：您需要传输多少数据？需要多少功率？数据源离互联网有多远？服务成本有多高？这些设备将在哪里使用？您是针对特定国家还是全球进行营销？它们将用于建筑物内部还是外部？