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技術專題
PCB設計物聯網無線局域網板
物聯網與常規物的區別是物聯網設備與您以及其他物進行通信。5G的主要目的之一是使我們的事物能夠更好地進行通信。規則有例外，但是通常，這要求無線技術支持低功耗而不是高數據速率或長鏈接。讓我們來看看在這個領域中發揮作用的無線局域網。
Wi-Fi是通用的WLAN解決方案
Wi-Fi是一個不錯的起點。有許多滿足要求的口味。IEEE 802.11框架下的傳統協議包括abgn協議。由于技術的成熟，這些都是性能上的討價還價。此類無線電的警告之一是b和g使用擁擠的2.4 GHz頻譜，而a使用5 GHz。使用n規范的成本更高，因為它使用多個無線電覆蓋2.4 GHz和5 GHz。數據速率以相反的字母順序增加。大多數路由器都支持802.11規范的所有這些修訂。
IEEE對Wi-Fi規范進行了更多修訂，并定期進行了合并。他們認為802.11.ac令人困惑。路由器制造商一直在組合上述字母，因此向后兼容的版本可能稱為802.11.abgnac。因此，交流修正的市場術語稱為Wi-Fi5。加1到4更像是先前迭代的追溯步驟。
字母組合繼續引入802.11ad修訂版，該修訂版引入了60 GHz頻譜。數據速率飆升至先前的迭代之上，因此成為WiGig。60 GHz的物理條件是一個挑戰。短波長最終具有非常短的范圍。它基本上可以代替HDMI電纜。
隨著物聯網應用程序超出墻上安裝的電視，這些修訂不斷推出。交互式游戲耳機有望實現。剪斷電源線時，AR / VR可以讓您身臨其境。這以及整個IoT爆炸式增長導致了一系列的修正案。規范機構用盡了以“ a ”開頭的兩個字母的名稱，因此我們為Wi-Fi 6配備了斧頭。
同時，802.11 ay擴展了廣告功能。 跟蹤所有改進并非易事。將使用以b開頭的兩個字母的方式還有更多。目的是允許他們想到的一切都可以通過Wi-Fi管道進行連接。您在字母湯上的入口將確定電路無線電部分的成本。最受歡迎的類型以模塊形式提供，可快速實施。
藍牙是音頻/視頻應用的選擇
藍牙的主要應用是流音頻。它功耗低，范圍小，非常適合工作。最初，為藍牙開發了一個標準，但后來演變成一個具有數千名成員的特殊興趣小組。這是一項按需付費的交易，相關專利被許可給任何想要使用該技術和商標的生產商。
就像Wi-Fi的原始A波段一樣，藍牙占據了擁擠的2.4 GHz頻譜的一部分。無線電范圍以米為單位進行測量，因為它取代了麥克風與無線麥克風的放大器之間或發射器與有源揚聲器之間的電線。發送給揚聲器的內容的實際來源可能來自其他無線協議或通過電纜。
藍牙具有比典型的WIFI配置更小的帶寬和范圍，因此它是用于個人區域網絡而非無線區域網絡的協議。換句話說，藍牙是一對一通信，而Wi-Fi更適合一對多配置。代替耳機插孔而不是USB端口。
藍牙4.0
這些年來規格不斷發展。大約十年前，當低功耗藍牙低功耗（BLE）版本問世時，我開玩笑地稱它為“ Greentooth”。這是藍牙開始適用于手機的時候。用途包括訪問控制，緊密間隔的計算設備的微微網絡以及無線游戲控制器。
從那時起，提供了更高的增量速度，增強了安全性，并且其他許多效率改進都集中在IoT市場上。我們添加了“智能”的概念，并從第4代移到了第5代，藍牙5.2成為了當前的最先進技術。這些增強功能繼續有助于加密，位置檢測，速率和范圍以及其他服務質量功能。
Zigbee是一種低功耗網狀網絡協議
Zigbee很像藍牙，但有一些區別。一方面，Zigbee仍以其802.15.4規范在IEEE的主持下。頻率因位置而異，因此您必須了解您的市場并進行相應的設計。雙頻實現將包括通常的2.4 GHz頻譜和特定于本地的Sub-GHz信道。主要的推動力是創建網狀網絡的能力，該網絡可以將覆蓋范圍擴展到單對無線電之外。這是智能家居要研究的東西。
大多數Zigbee設備都是電池供電的。該規范是為移動性而編寫的。低功耗是這些設備的標志。為了符合條件，產品必須能夠在同一電池上工作兩年。
生態系統包括三個功能級別。從頂部開始，Zigbee協調器就是每個網絡的大腦，網絡中只有一個單元可以滿足此目的。網絡的安全性和數據存儲位于協調器中。
網絡的中尉是Zigbee路由器。它們充當中繼站。可以將此功能分配給使用墻壁電源的多個不同項目。這些類型的設備通常附帶有路由器。安全攝像機和恒溫器等始終在線的設備將擔當此角色。
最后，底部的梯級被Zigbee終端設備占據。這正是低功率要求發揮作用的地方。終端設備通常會花費大量的睡眠時間，因為它們不用于將數據從一件事傳遞到另一件事。當您要在房間中使用自然采光時，智能揚聲器會告訴百葉窗升起。盲人永遠不會告訴靈魂。
NFC是一觸即發的贏家
銷售點和入口通道均具有近場通信（NFC）功能。沒有自身功能的智能卡放棄了導致交易的嵌入式數據。它通過清除讀卡器的電源來工作。NFC是RFID的近親，主要功能是將手機變成錢包。非接觸式支付顯然是當今世界中一項快速發展的技術。
加密顯然很重要，但是由于范圍大約為3厘米，因此它是一個很小的網絡，很難破解。除了智能手機和門，NFC還可內置于筆記本電腦，相機，手表和其他移動電子產品中。
一種流行的應用是將信息嵌入海報中，以便路人可以在提供其他信息的位置觸摸他們的設備。像QR碼一樣，信息不多，而且只有一種方式。通常，我們所談論的是網站鏈接。盡管如此，具有匹配網絡的NFC芯片和天線仍是一項工作。
物聯網設備的PCB設計準則
所有這些技術至少有兩個共同點。可以肯定的是，將有受控的阻抗傳輸線。另一個共同點是，布局中的主要戲劇與電力輸送有關。
您可以創建一個單端50歐姆走線將是理所當然的。它將足夠寬以達到阻抗目標。接地線周圍將被澆灌，以使傳輸線與其他走線隔離。表面上傾倒的孤島將縫合到走線下方的連續參考地面上。將對位置進行計算，以使它們是最短的連接。
現在，困難的部分。提供足夠的電源似乎很容易。在電源和收音機之間放一個大形狀，稱其為好。不。那個大形狀就是一個大散熱器。您實際上希望有足夠的跟蹤來提供設備，僅此而已。經過仔細校準的走線會繞過電路板，并將該電壓的旁路電容連接在一起。然后，將一點點痕跡將電容連接到VCC引腳。
某些設備將要求對電源網絡進行星形布線。在這種情況下，單個電容器負責旁路兩個或更多電源引腳。較粗的走線連接到電容，多走線連接到指定的電壓引腳。這不是隨機的，而是關于哪個電源引腳連接到哪個電容器非常具體。接地孔的位置也起著重要作用。
RF工程師和Power
Integrity工程師很可能都將模擬各自的電路。天線總是棘手且反復的。在移動設備中，電源受到或多或少的審查。成本是設計這些射頻板和模塊的關鍵驅動因素。使用普通材料，層數通常從兩層到八層不等。除非芯片組需要HDI疊層，否則施工將使用鍍通孔。
市場上有很多交鑰匙解決方案，因此許可他人的技術或為無線鏈路使用現有模塊可能是最有效的。如果您要進行自己的設計，則每種類型的收音機都需要付費才能播放。您還需要處理FCC要求和其他法規。設計模擬電路需要功能強大的CAD解決方案來管理這些要求。