PCB设计物(wù)联网无線(xiàn)局域网板

2020-10-15

物(wù)联网与常规物(wù)的區(qū)别是物(wù)联网设备与您以及其他(tā)物(wù)进行通信。5G的主要目的之一是使我们的事物(wù)能(néng)够更好地进行通信。规则有(yǒu)例外，但是通常，这要求无線(xiàn)技术支持低功耗而不是高数据速率或長(cháng)链接。让我们来看看在这个领域中发挥作用(yòng)的无線(xiàn)局域网。

Wi-Fi是通用(yòng)的WLAN解决方案

Wi-Fi是一个不错的起点。有(yǒu)许多(duō)满足要求的口味。IEEE 802.11框架下的传统协议包括abgn协议。由于技术的成熟，这些都是性能(néng)上的讨价还价。此类无線(xiàn)電(diàn)的警告之一是b和g使用(yòng)拥挤的2.4 GHz频谱，而a使用(yòng)5 GHz。使用(yòng)n规范的成本更高，因為(wèi)它使用(yòng)多(duō)个无線(xiàn)電(diàn)覆盖2.4 GHz和5 GHz。数据速率以相反的字母顺序增加。大多(duō)数路由器都支持802.11规范的所有(yǒu)这些修订。

IEEE对Wi-Fi规范进行了更多(duō)修订，并定期进行了合并。他(tā)们认為(wèi)802.11.ac令人困惑。路由器制造商(shāng)一直在组合上述字母，因此向后兼容的版本可(kě)能(néng)称為(wèi)802.11.abgnac。因此，交流修正的市场术语称為(wèi)Wi-Fi5。加1到4更像是先前迭代的追溯步骤。

字母组合继续引入802.11ad修订版，该修订版引入了60 GHz频谱。数据速率飙升至先前的迭代之上，因此成為(wèi)WiGig。60 GHz的物(wù)理(lǐ)条件是一个挑战。短波長(cháng)最终具有(yǒu)非常短的范围。它基本上可(kě)以代替HDMI電(diàn)缆。

随着物(wù)联网应用(yòng)程序超出墙上安装的電(diàn)视，这些修订不断推出。交互式游戏耳机有(yǒu)望实现。剪断電(diàn)源線(xiàn)时，AR / VR可(kě)以让您身临其境。这以及整个IoT爆炸式增長(cháng)导致了一系列的修正案。规范机构用(yòng)尽了以“ a ”开头的两个字母的名称，因此我们為(wèi)Wi-Fi 6配备了斧头。

同时，802.11 ay扩展了广告功能(néng)。 跟踪所有(yǒu)改进并非易事。将使用(yòng)以b开头的两个字母的方式还有(yǒu)更多(duō)。目的是允许他(tā)们想到的一切都可(kě)以通过Wi-Fi管道进行连接。您在字母汤上的入口将确定電(diàn)路无線(xiàn)電(diàn)部分(fēn)的成本。最受欢迎的类型以模块形式提供，可(kě)快速实施。

蓝牙是音频/视频应用(yòng)的选择

蓝牙的主要应用(yòng)是流音频。它功耗低，范围小(xiǎo)，非常适合工作。最初，為(wèi)蓝牙开发了一个标准，但后来演变成一个具有(yǒu)数千名成员的特殊兴趣小(xiǎo)组。这是一项按需付费的交易，相关专利被许可(kě)给任何想要使用(yòng)该技术和商(shāng)标的生产商(shāng)。

就像Wi-Fi的原始A波段一样，蓝牙占据了拥挤的2.4 GHz频谱的一部分(fēn)。无線(xiàn)電(diàn)范围以米為(wèi)单位进行测量，因為(wèi)它取代了麦克风与无線(xiàn)麦克风的放大器之间或发射器与有(yǒu)源扬声器之间的電(diàn)線(xiàn)。发送给扬声器的内容的实际来源可(kě)能(néng)来自其他(tā)无線(xiàn)协议或通过電(diàn)缆。

蓝牙具有(yǒu)比典型的WIFI配置更小(xiǎo)的带宽和范围，因此它是用(yòng)于个人區(qū)域网络而非无線(xiàn)區(qū)域网络的协议。换句话说，蓝牙是一对一通信，而Wi-Fi更适合一对多(duō)配置。代替耳机插孔而不是USB端口。

蓝牙4.0

这些年来规格不断发展。大约十年前，当低功耗蓝牙低功耗（BLE）版本问世时，我开玩笑地称它為(wèi)“ Greentooth”。这是蓝牙开始适用(yòng)于手机的时候。用(yòng)途包括访问控制，紧密间隔的计算设备的微微网络以及无線(xiàn)游戏控制器。

从那时起，提供了更高的增量速度，增强了安全性，并且其他(tā)许多(duō)效率改进都集中在IoT市场上。我们添加了“智能(néng)”的概念，并从第4代移到了第5代，蓝牙5.2成為(wèi)了当前的最先进技术。这些增强功能(néng)继续有(yǒu)助于加密，位置检测，速率和范围以及其他(tā)服務(wù)质量功能(néng)。

Zigbee是一种低功耗网状网络协议

Zigbee很(hěn)像蓝牙，但有(yǒu)一些區(qū)别。一方面，Zigbee仍以其802.15.4规范在IEEE的主持下。频率因位置而异，因此您必须了解您的市场并进行相应的设计。双频实现将包括通常的2.4 GHz频谱和特定于本地的Sub-GHz信道。主要的推动力是创建网状网络的能(néng)力，该网络可(kě)以将覆盖范围扩展到单对无線(xiàn)電(diàn)之外。这是智能(néng)家居要研究的东西。

大多(duō)数Zigbee设备都是電(diàn)池供電(diàn)的。该规范是為(wèi)移动性而编写的。低功耗是这些设备的标志(zhì)。為(wèi)了符合条件，产品必须能(néng)够在同一電(diàn)池上工作两年。

生态系统包括三个功能(néng)级别。从顶部开始，Zigbee协调器就是每个网络的大脑，网络中只有(yǒu)一个单元可(kě)以满足此目的。网络的安全性和数据存储位于协调器中。

网络的中尉是Zigbee路由器。它们充当中继站。可(kě)以将此功能(néng)分(fēn)配给使用(yòng)墙壁電(diàn)源的多(duō)个不同项目。这些类型的设备通常附带有(yǒu)路由器。安全摄像机和恒温器等始终在線(xiàn)的设备将担当此角色。

最后，底部的梯级被Zigbee终端设备占据。这正是低功率要求发挥作用(yòng)的地方。终端设备通常会花(huā)费大量的睡眠时间，因為(wèi)它们不用(yòng)于将数据从一件事传递到另一件事。当您要在房间中使用(yòng)自然采光时，智能(néng)扬声器会告诉百叶窗升起。盲人永遠(yuǎn)不会告诉灵魂。

NFC是一触即发的赢家

销售点和入口通道均具有(yǒu)近场通信（NFC）功能(néng)。没有(yǒu)自身功能(néng)的智能(néng)卡放弃了导致交易的嵌入式数据。它通过清除读卡器的電(diàn)源来工作。NFC是RFID的近亲，主要功能(néng)是将手机变成钱包。非接触式支付显然是当今世界中一项快速发展的技术。

加密显然很(hěn)重要，但是由于范围大约為(wèi)3厘米，因此它是一个很(hěn)小(xiǎo)的网络，很(hěn)难破解。除了智能(néng)手机和门，NFC还可(kě)内置于筆(bǐ)记本電(diàn)脑，相机，手表和其他(tā)移动電(diàn)子产品中。

一种流行的应用(yòng)是将信息嵌入海报中，以便路人可(kě)以在提供其他(tā)信息的位置触摸他(tā)们的设备。像QR码一样，信息不多(duō)，而且只有(yǒu)一种方式。通常，我们所谈论的是网站链接。尽管如此，具有(yǒu)匹配网络的NFC芯片和天線(xiàn)仍是一项工作。

物(wù)联网设备的PCB设计准则

所有(yǒu)这些技术至少有(yǒu)两个共同点。可(kě)以肯定的是，将有(yǒu)受控的阻抗传输線(xiàn)。另一个共同点是，布局中的主要戏剧与電(diàn)力输送有(yǒu)关。

您可(kě)以创建一个单端50欧姆走線(xiàn)将是理(lǐ)所当然的。它将足够宽以达到阻抗目标。接地線(xiàn)周围将被浇灌，以使传输線(xiàn)与其他(tā)走線(xiàn)隔离。表面上倾倒的孤岛将缝合到走線(xiàn)下方的连续参考地面上。将对位置进行计算，以使它们是最短的连接。

现在，困难的部分(fēn)。提供足够的電(diàn)源似乎很(hěn)容易。在電(diàn)源和收音机之间放一个大形状，称其為(wèi)好。不。那个大形状就是一个大散热器。您实际上希望有(yǒu)足够的跟踪来提供设备，仅此而已。经过仔细校准的走線(xiàn)会绕过電(diàn)路板，并将该電(diàn)压的旁路電(diàn)容连接在一起。然后，将一点点痕迹将電(diàn)容连接到VCC引脚。

某些设备将要求对電(diàn)源网络进行星形布線(xiàn)。在这种情况下，单个電(diàn)容器负责旁路两个或更多(duō)電(diàn)源引脚。较粗的走線(xiàn)连接到電(diàn)容，多(duō)走線(xiàn)连接到指定的電(diàn)压引脚。这不是随机的，而是关于哪个電(diàn)源引脚连接到哪个電(diàn)容器非常具體(tǐ)。接地孔的位置也起着重要作用(yòng)。

RF工程师和Power Integrity工程师很(hěn)可(kě)能(néng)都将模拟各自的電(diàn)路。天線(xiàn)总是棘手且反复的。在移动设备中，電(diàn)源受到或多(duō)或少的审查。成本是设计这些射频板和模块的关键驱动因素。使用(yòng)普通材料，层数通常从两层到八层不等。除非芯片组需要HDI叠层，否则施工将使用(yòng)镀通孔。

市场上有(yǒu)很(hěn)多(duō)交钥匙解决方案，因此许可(kě)他(tā)人的技术或為(wèi)无線(xiàn)链路使用(yòng)现有(yǒu)模块可(kě)能(néng)是最有(yǒu)效的。如果您要进行自己的设计，则每种类型的收音机都需要付费才能(néng)播放。您还需要处理(lǐ)FCC要求和其他(tā)法规。设计模拟電(diàn)路需要功能(néng)强大的CAD解决方案来管理(lǐ)这些要求。