RF連接技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是將傳感器、控制和智能系統(tǒng)連接到一個富含集合資源和開放的軟件和硬件工具市場的通用平臺。盡管物聯(lián)網(wǎng)概念中出現(xiàn)的許多應(yīng)用和服務(wù)都是基于應(yīng)用、云和軟件的，但實(shí)際情況是，在許多層面上，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都依賴物理連接和無線通信。其中許多數(shù)據(jù)和電源連接使用RF連接器和電纜以及一系列無線技術(shù)，這些趨勢可能只會持續(xù)，高速數(shù)據(jù)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都在充分利用各種形式的靈活性和耐用性射頻連接。

雖然圍繞物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的大部分討論涉及新的商業(yè)設(shè)備和應(yīng)用，但這種新技術(shù)浪潮的本質(zhì)是通過互聯(lián)網(wǎng)來連接以前未連接的傳感器、行器和控制系統(tǒng)。這種趨勢適用于消費(fèi)類、商業(yè)、企業(yè)和工業(yè)系統(tǒng)，如果可能的話，控制/接口和通信是通過專用系統(tǒng)完成的，沒有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)典型的可訪問性或開放社區(qū)開發(fā)。這種功能的關(guān)鍵使能技術(shù)是RF連接，主要是通過RF傳輸線或無線通信。RF連接幾乎用于物聯(lián)網(wǎng)堆棧中的每個硬件元素，從設(shè)備硬件、通信系統(tǒng)、云/企業(yè)系統(tǒng)到最終用戶Web /移動應(yīng)用。

本文的目標(biāo)是討論物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中射頻連接技術(shù)的普遍性和細(xì)節(jié)。此討論將包括RF連接技術(shù)的概述，以及這些技術(shù)在整個物聯(lián)網(wǎng)堆棧中的出現(xiàn)位置。

圖.物聯(lián)網(wǎng)堆棧、傳感器、執(zhí)行器、設(shè)備硬件、通信網(wǎng)絡(luò)、Web /移動應(yīng)用和企業(yè)系統(tǒng)，都可以依靠RF連接，無論是通過傳輸線還是無線通信。

1.外設(shè)：傳感器、執(zhí)行器、控制

2.設(shè)備硬件：通信模塊

3.設(shè)備固件

4.通信系統(tǒng)：長途網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、無線通信

5.軟件平臺

6.網(wǎng)絡(luò)/移動應(yīng)用

7.企業(yè)系統(tǒng)

8.工業(yè)系統(tǒng)

射頻連接概述

對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，在頻譜的RF部分中使用電磁能有兩種主要方法。由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常在6 GHz以下的頻率下使用射頻能量，因此射頻連接的方法包括傳輸線路，以及單向、雙向和無線網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)常見的射頻傳輸線類型包括射頻同軸電纜和連接器(電纜組件)，以及帶狀線(微帶)傳輸線。通常，帶狀傳輸線用于設(shè)備外殼和PCB上，以在硬件模塊之間和專用連接器接口內(nèi)更有效地傳導(dǎo)RF能量。射頻同軸電纜組件廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)堆棧的各個層面：

射頻同軸電纜組件用例列表：

- 連接設(shè)備或機(jī)箱內(nèi)的模塊

- 作為工業(yè)/企業(yè)系統(tǒng)或測試和測量中使用的復(fù)雜多引腳連接器組件的一部分

- 作為傳感器/執(zhí)行器/控制系統(tǒng)和通信設(shè)備之間的低損耗和抗干擾連接

- 將無線模塊連接到天線

- 在高速數(shù)字應(yīng)用中作為高保真互連

- 長途網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

- 室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

- 廣泛用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)和無線廣播系統(tǒng)

- 具有無線網(wǎng)絡(luò)和通信模塊的移動設(shè)備和計算機(jī)系統(tǒng)

無線射頻連接是射頻技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的另一個主要用途，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大量的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，否則如果使用傳輸線或其他有線互連，則這些應(yīng)用是不可行的。無線RF連接允許將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)放置并安裝在移動應(yīng)用、模塊化系統(tǒng)和空間中，否則會給有線連接帶來成本、復(fù)雜性或操作挑戰(zhàn)。無線通信系統(tǒng)依賴于各種非專有和專有的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。

通過物聯(lián)網(wǎng)堆棧實(shí)現(xiàn)射頻連接

RF連接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的信號傳輸、抗干擾，或高度靈活、低功耗和移動操作，具體取決于是使用RF傳輸線還是無線通信系統(tǒng)。因此，RF連接在整個物聯(lián)網(wǎng)堆棧中非常有用，主要用于連接設(shè)備和外圍硬件，無線網(wǎng)絡(luò)和通信，以及企業(yè)和工業(yè)系統(tǒng)。

設(shè)備和外圍硬件

物聯(lián)網(wǎng)外圍設(shè)備，特別是傳感器、執(zhí)行器和控制器，通常被安裝在獲取信息或執(zhí)行功能的關(guān)鍵區(qū)域或附近。物聯(lián)網(wǎng)外圍設(shè)備的使用正在增長，可能包括感應(yīng)溫度/濕度或其他環(huán)境信息，激活門鎖或安全訪問，控制電機(jī)或?yàn)榕浼?a target="_blank">供電，或許還有更多未來的應(yīng)用。在每種情況下，以及未來的物聯(lián)網(wǎng)使用情況中，傳感器信息和控制信號的保真度都非常重要。隨著電子系統(tǒng)的電氣化和繁榮，電氣干擾的威脅越來越大，保護(hù)敏感的物聯(lián)網(wǎng)外圍設(shè)備，并確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)和控制信號通信是一個高優(yōu)先級。

RF同軸電纜組件通常被用于為遠(yuǎn)程IoT外圍設(shè)備提供DC電力和通信的解決方案，因?yàn)橥S電纜能夠處理低和中功率負(fù)載，并且可以實(shí)現(xiàn)高帶寬信號的通信。RF同軸組件的屏蔽特性有助于防止干擾信號的侵入，并且還防止其他高速信號技術(shù)(例如以太網(wǎng))所常見的安全威脅信號泄漏。由于RF同軸電纜組件被用于極端應(yīng)用，例如軍事和航空航天，因此幾乎所有應(yīng)用都可以選擇這種經(jīng)過認(rèn)證的堅固互連。RF同軸組件也能夠以相對低的費(fèi)用購買和安裝，并且具有各種尺寸和類型。