物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的PCB設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

物聯(lián)網(wǎng)與常規(guī)物的區(qū)別是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與您以及其他物進(jìn)行通信。5G的主要目的之一是使我們的事物能夠更好地進(jìn)行通信。規(guī)則有例外，但是通常，這要求無(wú)線技術(shù)支持低功耗而不是高數(shù)據(jù)速率或長(zhǎng)鏈接。讓我們來(lái)看看在這個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮作用的無(wú)線局域網(wǎng)。

Wi-Fi是通用的WLAN解決方案

Wi-Fi是一個(gè)不錯(cuò)的起點(diǎn)。有許多滿足要求的口味。IEEE 802.11框架下的傳統(tǒng)協(xié)議包括abgn協(xié)議。由于技術(shù)的成熟，這些都是性能上的討價(jià)還價(jià)。此類無(wú)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(guī)范的成本更高，因?yàn)樗褂枚鄠€(gè)無(wú)線電覆蓋2.4 GHz和5 GHz。數(shù)據(jù)速率以相反的字母順序增加。大多數(shù)路由器都支持802.11規(guī)范的所有這些修訂。

IEEE對(duì)Wi-Fi規(guī)范進(jìn)行了更多修訂，并定期進(jìn)行了合并。他們認(rèn)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(chǎng)術(shù)語(yǔ)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(xù)引入802.11ad修訂版，該修訂版引入了60 GHz頻譜。數(shù)據(jù)速率飆升至先前的迭代之上，因此成為WiGig。60 GHz的物理?xiàng)l件是一個(gè)挑戰(zhàn)。短波長(zhǎng)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(lián)網(wǎng)應(yīng)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(jī)有望實(shí)現(xiàn)。剪斷電源線時(shí)，AR / VR可以讓您身臨其境。這以及整個(gè)IoT爆炸式增長(zhǎng)導(dǎo)致了一系列的修正案。規(guī)范機(jī)構(gòu)用盡了以“ a ”開頭的兩個(gè)字母的名稱，因此我們?yōu)閃i-Fi 6配備了斧頭。

同時(shí)，802.11 ay擴(kuò)展了廣告功能。 跟蹤所有改進(jìn)并非易事。將使用以b開頭的兩個(gè)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(guò)Wi-Fi管道進(jìn)行連接。您在字母湯上的入口將確定電路無(wú)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(shí)施。

藍(lán)牙是音頻/視頻應(yīng)用的選擇

藍(lán)牙的主要應(yīng)用是流音頻。它功耗低，范圍小，非常適合工作。最初，為藍(lán)牙開發(fā)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但后來(lái)演變成一個(gè)具有數(shù)千名成員的特殊興趣小組。這是一項(xiàng)按需付費(fèi)的交易，相關(guān)專利被許可給任何想要使用該技術(shù)和商標(biāo)的生產(chǎn)商。

就像Wi-Fi的原始A波段一樣，藍(lán)牙占據(jù)了擁擠的2.4 GHz頻譜的一部分。無(wú)線電范圍以米為單位進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)樗〈他溈孙L(fēng)與無(wú)線麥克風(fēng)的放大器之間或發(fā)射器與有源揚(yáng)聲器之間的電線。發(fā)送給揚(yáng)聲器的內(nèi)容的實(shí)際來(lái)源可能來(lái)自其他無(wú)線協(xié)議或通過(guò)電纜。

藍(lán)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(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)而非無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議。換句話說(shuō)，藍(lán)牙是一對(duì)一通信，而Wi-Fi更適合一對(duì)多配置。代替耳機(jī)插孔而不是USB端口。

藍(lán)牙4.0

這些年來(lái)規(guī)格不斷發(fā)展。大約十年前，當(dāng)?shù)凸乃{(lán)牙低功耗（BLE）版本問世時(shí)，我開玩笑地稱它為“ Greentooth”。這是藍(lán)牙開始適用于手機(jī)的時(shí)候。用途包括訪問控制，緊密間隔的計(jì)算設(shè)備的微微網(wǎng)絡(luò)以及無(wú)線游戲控制器。

從那時(shí)起，提供了更高的增量速度，增強(qiáng)了安全性，并且其他許多效率改進(jìn)都集中在IoT市場(chǎng)上。我們添加了“智能”的概念，并從第4代移到了第5代，藍(lán)牙5.2成為了當(dāng)前的最先進(jìn)技術(shù)。這些增強(qiáng)功能繼續(xù)有助于加密，位置檢測(cè)，速率和范圍以及其他服務(wù)質(zhì)量功能。

Zigbee是一種低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

Zigbee很像藍(lán)牙，但有一些區(qū)別。一方面，Zigbee仍以其802.15.4規(guī)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(chǎng)并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。雙頻實(shí)現(xiàn)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(dòng)力是創(chuàng)建網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的能力，該網(wǎng)絡(luò)可以將覆蓋范圍擴(kuò)展到單對(duì)無(wú)線電之外。這是智能家居要研究的東西。

大多數(shù)Zigbee設(shè)備都是電池供電的。該規(guī)范是為移動(dòng)性而編寫的。低功耗是這些設(shè)備的標(biāo)志。為了符合條件，產(chǎn)品必須能夠在同一電池上工作兩年。

生態(tài)系統(tǒng)包括三個(gè)功能級(jí)別。從頂部開始，Zigbee協(xié)調(diào)器就是每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的大腦，網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)單元可以滿足此目的。網(wǎng)絡(luò)的安全性和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位于協(xié)調(diào)器中。

網(wǎng)絡(luò)的中尉是Zigbee路由器。它們充當(dāng)中繼站?？梢詫⒋斯δ芊峙浣o使用墻壁電源的多個(gè)不同項(xiàng)目。這些類型的設(shè)備通常附帶有路由器。安全攝像機(jī)和恒溫器等始終在線的設(shè)備將擔(dān)當(dāng)此角色。

最后，底部的梯級(jí)被Zigbee終端設(shè)備占據(jù)。這正是低功率要求發(fā)揮作用的地方。終端設(shè)備通常會(huì)花費(fèi)大量的睡眠時(shí)間，因?yàn)樗鼈儾挥糜趯?shù)據(jù)從一件事傳遞到另一件事。當(dāng)您要在房間中使用自然采光時(shí)，智能揚(yáng)聲器會(huì)告訴百葉窗升起。盲人永遠(yuǎn)不會(huì)告訴靈魂。

NFC是一觸即發(fā)的贏家

銷售點(diǎn)和入口通道均具有近場(chǎng)通信（NFC）功能。沒有自身功能的智能卡放棄了導(dǎo)致交易的嵌入式數(shù)據(jù)。它通過(guò)清除讀卡器的電源來(lái)工作。NFC是RFID的近親，主要功能是將手機(jī)變成錢包。非接觸式支付顯然是當(dāng)今世界中一項(xiàng)快速發(fā)展的技術(shù)。

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(gè)很小的網(wǎng)絡(luò)，很難破解。除了智能手機(jī)和門，NFC還可內(nèi)置于筆記本電腦，相機(jī)，手表和其他移動(dòng)電子產(chǎn)品中。

一種流行的應(yīng)用是將信息嵌入海報(bào)中，以便路人可以在提供其他信息的位置觸摸他們的設(shè)備。像QR碼一樣，信息不多，而且只有一種方式。通常，我們所談?wù)摰氖蔷W(wǎng)站鏈接。盡管如此，具有匹配網(wǎng)絡(luò)的NFC芯片和天線仍是一項(xiàng)工作。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的PCB設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

所有這些技術(shù)至少有兩個(gè)共同點(diǎn)?？梢钥隙ǖ氖牵瑢⒂惺芸氐淖杩箓鬏斁€。另一個(gè)共同點(diǎn)是，布局中的主要戲劇與電力輸送有關(guān)。

您可以創(chuàng)建一個(gè)單端50歐姆走線將是理所當(dāng)然的。它將足夠?qū)捯赃_(dá)到阻抗目標(biāo)。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(xù)參考地面上。將對(duì)位置進(jìn)行計(jì)算，以使它們是最短的連接。

現(xiàn)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(jī)之間放一個(gè)大形狀，稱其為好。不。那個(gè)大形狀就是一個(gè)大散熱器。您實(shí)際上希望有足夠的跟蹤來(lái)提供設(shè)備，僅此而已。經(jīng)過(guò)仔細(xì)校準(zhǔn)的走線會(huì)繞過(guò)電路板，并將該電壓的旁路電容連接在一起。然后，將一點(diǎn)點(diǎn)痕跡將電容連接到VCC引腳。

某些設(shè)備將要求對(duì)電源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行星形布線。在這種情況下，單個(gè)電容器負(fù)責(zé)旁路兩個(gè)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(jī)的，而是關(guān)于哪個(gè)電源引腳連接到哪個(gè)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(fù)的。在移動(dòng)設(shè)備中，電源受到或多或少的審查。成本是設(shè)計(jì)這些射頻板和模塊的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。使用普通材料，層數(shù)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(chǎng)上有很多交鑰匙解決方案，因此許可他人的技術(shù)或?yàn)闊o(wú)線鏈路使用現(xiàn)有模塊可能是最有效的。如果您要進(jìn)行自己的設(shè)計(jì)，則每種類型的收音機(jī)都需要付費(fèi)才能播放。您還需要處理FCC要求和其他法規(guī)。設(shè)計(jì)模擬電路需要功能強(qiáng)大的CAD解決方案來(lái)管理這些要求。
編輯：hfy