在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用中實現(xiàn)電磁兼容性所面臨的挑戰(zhàn)

本文要點

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中實現(xiàn)電磁兼容性的主要目標(biāo)是讓處于同一個電磁環(huán)境的各種設(shè)備能夠持續(xù)地正常運行。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，設(shè)備需要通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信和交互，因此確保電磁兼容性成為一項挑戰(zhàn)。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，一個地理區(qū)域內(nèi)同時存在的低功耗設(shè)備密度很高，這會帶來電磁兼容性問題。

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 應(yīng)用指的是在運轉(zhuǎn)時利用互聯(lián)網(wǎng)的物理設(shè)備、車輛、建筑和其他物品。嵌入式電子設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器、軟件和互聯(lián)網(wǎng)連接等輔助設(shè)備通過收集和交換數(shù)據(jù)為物聯(lián)網(wǎng)功能的實現(xiàn)提供支持。大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用高數(shù)據(jù)傳輸速率的無線通信技術(shù)來收集和交換數(shù)據(jù)。在近距離環(huán)境中，使用互聯(lián)網(wǎng)的無線設(shè)備越來越多，此時就會出現(xiàn)電磁兼容性 (EMC) 問題。當(dāng)設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信和交互時，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的電磁兼容性問題就會愈發(fā)嚴(yán)重。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的電磁兼容性

物聯(lián)網(wǎng)正以迅雷不及掩耳之勢飛速發(fā)展，市場上每天都會出現(xiàn)越來越多支持互聯(lián)網(wǎng)、基于 RF 的設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使運營由數(shù)據(jù)驅(qū)動、優(yōu)化且高效。然而，如果在同一個環(huán)境中存在眾多利用電磁信號進(jìn)行通信的無線設(shè)備，就會影響彼此的電磁兼容性。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中實現(xiàn)電磁兼容性的主要目標(biāo)是讓處于同一個電磁環(huán)境的設(shè)備能夠持續(xù)地正常運行。要想緩解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的電磁兼容性問題，需要遵守電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計準(zhǔn)則。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電磁兼容性挑戰(zhàn)

影響物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備電磁兼容性的常見挑戰(zhàn)有以下幾個方面——

1

設(shè)備數(shù)量

隨著特定地理區(qū)域內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備密度不斷增加，它們之間的共址距離也在縮短。這將導(dǎo)致特定區(qū)域內(nèi)的無線和有線設(shè)備過于擁擠。

擁擠的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、手機、平板電腦、個人電腦等等，會削弱這些設(shè)備抵抗 RF 和電磁干擾的能力。擁擠還會導(dǎo)致傳輸信號的干擾功率超過接收器的噪聲電平。

2

更高的工作頻率

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計使得工作頻率可以高于標(biāo)準(zhǔn) EMI 發(fā)射頻率。在室外和室內(nèi)環(huán)境中，設(shè)定的最高頻率范圍分別是 30GHz 和 90GHz。

然而，抗擾度測試是針對設(shè)備當(dāng)前使用的某些其他頻率進(jìn)行的，抗擾度測試的最大頻率為 18GHz。就物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電磁兼容性而言，電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)和抗擾度測試的范圍是有限的。

3

授權(quán)和非授權(quán)頻帶

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)交換和收集可分配到授權(quán)或非授權(quán)頻帶下的信道。使用非授權(quán)頻帶無需獲得許可。

非授權(quán)頻帶給物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的電磁兼容性提出了挑戰(zhàn)。由于大量使用非授權(quán)頻帶，不同地理區(qū)域的電磁環(huán)境各不相同。如果大量使用非授權(quán)頻帶，傳輸信號可能會中斷或出現(xiàn)時間延遲。

4

低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備既使用低功耗短程網(wǎng)絡(luò)，也使用低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，一個地理區(qū)域內(nèi)同時存在的低功耗設(shè)備密度很高，這會帶來電磁兼容性問題。由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的高密度特點，這些設(shè)備所在環(huán)境的電磁干擾水平也更高。低功耗設(shè)備的信噪比較低，因此容易受到電磁干擾。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中實現(xiàn)電磁兼容性是一項挑戰(zhàn)，因為電磁環(huán)境非常難以預(yù)測。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計需要具有很強的抗電磁干擾能力，因為傳統(tǒng)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)和測試程序并不能很好地適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。