【導(dǎo)讀】如今，5AIoT這個(gè)概念漸火。所謂5AIoT，是“5G+AI+物聯(lián)網(wǎng)”的縮寫，實(shí)際上就是一種以AI為數(shù)據(jù)處理“大腦”，以5G和物聯(lián)網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸通路的計(jì)算架構(gòu)，也是支撐未來(lái)智能時(shí)代的骨架。在這樣一個(gè)架構(gòu)中，種類繁多的無(wú)線通訊技術(shù)顯然扮演著重要的角色，它們將無(wú)數(shù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)在一起，而每一個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的背后，都會(huì)有一個(gè)射頻（RF）系統(tǒng)在不知疲倦地工作著，以確保準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)收發(fā)。
所謂射頻技術(shù)，就是指利用電磁輻射，在無(wú)直接電氣連接的兩個(gè)電路和系統(tǒng)之間傳輸信息的方式。這種電磁輻射是由時(shí)變電流電壓產(chǎn)生的以波形式運(yùn)行的電磁能，而射頻系統(tǒng)要做的，就是通過(guò)控制和解讀這種電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無(wú)線傳輸。
與其他的通信和信號(hào)傳輸方式相比，射頻的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)方面：第一是靈活性，其無(wú)需其他物理媒介“隔空”傳輸電信號(hào)的方式，幾乎可以延伸到任何想去的地方；第二是通訊速率高，電磁輻射場(chǎng)譜作為一種實(shí)用的轉(zhuǎn)換介質(zhì)，能使射頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)非常高的傳輸速率；第三是距離遠(yuǎn)，電磁信號(hào)作為一種帶有調(diào)制技術(shù)和接收電路的電磁波，能夠長(zhǎng)距離地傳輸信號(hào)，應(yīng)用于有線通信無(wú)法企及的場(chǎng)景（如衛(wèi)星通信）。
圖1：常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信協(xié)議
（圖源：TE）
正是因?yàn)榫哂猩鲜鲞@些優(yōu)勢(shì)，射頻技術(shù)也隨著無(wú)線互連的普及進(jìn)入到越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景中，可以說(shuō)是無(wú)處不在。我們對(duì)于射頻技術(shù)的依賴也越來(lái)越強(qiáng)。
射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)
不過(guò)在電子系統(tǒng)中，射頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)往往是極具挑戰(zhàn)性的一環(huán)。這樣的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：
● 在射頻工作的高頻頻段，電信號(hào)將呈現(xiàn)出很多與低頻條件下截然不同的特性，想要“駕馭”它，就需要射頻工程師比一般的硬件工程師具備更寬的理論知識(shí)面，也需要更深厚的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積淀。
● 同時(shí)，電子系統(tǒng)中對(duì)于射頻系統(tǒng)的“約束”也越來(lái)越多。比如在小型化方面，能夠在日益緊湊的空間內(nèi)“塞下”更多的功能，既需要射頻系統(tǒng)自身不斷“瘦身”，還需要其提供足夠的靈活性，以利于工程師在系統(tǒng)層面進(jìn)行整體的空間優(yōu)化。
這些挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)化為對(duì)當(dāng)今射頻元器件的要求，可以濃縮為一句話：讓射頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既省地兒，又省事兒。哪顆料能實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，其在市場(chǎng)上就一定會(huì)受到開(kāi)發(fā)者的青睞。
一個(gè)射頻系統(tǒng)主要包括天線、收發(fā)器，以及為這兩者提供射頻信號(hào)互連的電纜組件三個(gè)部分。以往很多人可能認(rèn)為，收發(fā)器是射頻系統(tǒng)中比較復(fù)雜、技術(shù)含量極高的部分，而對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的射頻工程師來(lái)說(shuō)，這幾部分其實(shí)是密切相關(guān)的，在天線和射頻信號(hào)互連部分選料稍有不慎，很可能會(huì)給整個(gè)射頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)麻煩。換言之，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的天線和射頻互連方案，將有助于用戶實(shí)現(xiàn)“既省地兒，又省事兒”的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
這樣的解決方案，TE Connectivity（以下簡(jiǎn)稱TE）已經(jīng)為你準(zhǔn)備好了，今天我們就從中精選幾款，為大家秀一下。
小型化多頻段的天線
在射頻系統(tǒng)中，天線無(wú)疑是位置極為“突前”的角色。簡(jiǎn)單地理解，天線就是一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置，其作用是將在電路系統(tǒng)中傳輸?shù)膶?dǎo)行波，變換成在自由空間中傳播的電磁波，或者相反。因此，天線的增益、帶寬、阻抗、方向性等特性，對(duì)于射頻系統(tǒng)的性能會(huì)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。
除此之外，還有幾個(gè)天線產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)值得關(guān)注：
● 小型化
這一點(diǎn)無(wú)需贅言，在移動(dòng)便攜產(chǎn)品中這一需求會(huì)顯得尤為強(qiáng)烈，這就需要天線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)在材料、結(jié)構(gòu)和工藝等方面多動(dòng)腦筋。
● 多頻段
單個(gè)天線支持多波段，一方面有利于提升無(wú)線連接的可靠性，另一方面也有利于在全球范圍內(nèi)支持更多的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，帶來(lái)“一料多用”的便利性。
● 共存性
由于在一個(gè)設(shè)備中可能會(huì)有多個(gè)無(wú)線協(xié)議并存的情況，因此如何能夠減少各個(gè)無(wú)線射頻系統(tǒng)之間的干擾，支持多協(xié)議、多系統(tǒng)的共存，也很重要。
圖2：TE的小型化陶瓷GNSS天線
（圖源：TE）
能夠符合上述這些設(shè)計(jì)要求，TE的小型化陶瓷GNSS天線就是一個(gè)很好的范例。該系列產(chǎn)品具有額定50Ω饋電點(diǎn)阻抗，支持3W至10W的功率，堆疊式的貼片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了更小的占板面積，能夠很好地滿足空間緊湊產(chǎn)品的規(guī)格要求。
同時(shí)，該系列的天線產(chǎn)品具有1559MHz至5875MHz的頻率范圍，可以確保在復(fù)雜環(huán)境中增加連接衛(wèi)星的數(shù)量，為用戶提供不間斷的無(wú)線連接體驗(yàn)；而且其可以支持GPS、GLONASS、北斗和伽利略等多種衛(wèi)星定位導(dǎo)航應(yīng)用的頻段，滿足不同市場(chǎng)的需求。
而且，該產(chǎn)品優(yōu)化了多個(gè)天線之間的效率和隔離，有助于達(dá)到設(shè)計(jì)要求的數(shù)據(jù)吞吐量，最終實(shí)現(xiàn)分米和厘米級(jí)的精度，因此可以說(shuō)是需要衛(wèi)星定位功能的便攜應(yīng)用的不二之選。
可靠而多樣化的電纜組件
射頻信號(hào)在天線和收發(fā)器中間的傳輸，這個(gè)工作通常是由射頻連接器和電纜來(lái)完成的。在這方面，同軸連接器和電纜具有突出的性能優(yōu)勢(shì)，甚至在很多人的心目中，它們就是射頻連接器和電纜的代名詞。
具體來(lái)講，這種同軸的互連架構(gòu)包含有內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，內(nèi)導(dǎo)體用于連接信號(hào)線，而外導(dǎo)體不僅是信號(hào)線的地線，也起到屏蔽電磁場(chǎng)的作用，以減少同軸互連系統(tǒng)內(nèi)、外部電磁波相互之間的干擾，也能夠最大程度地減少傳輸中的損耗，確保在傳輸過(guò)程中信號(hào)的完整性。
正是由于具有上述這些優(yōu)勢(shì)，同軸連接器一直在不斷演化，發(fā)展出了諸多系列、不同規(guī)格的產(chǎn)品，特別是在連接器的小型化上也在不斷精進(jìn)（如TE UMCC微型同軸連接器）。而同軸電纜由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、空間利用率高、易制造等特點(diǎn)，也廣受青睞。
圖3：TE微型同軸電纜組件
（圖源：TE）
TE憑借自己在射頻互連領(lǐng)域深厚的積累，推出了多種配置的微型同軸電纜組件。這些產(chǎn)品將TE高品質(zhì)的射頻同軸連接器與電纜搭配在一起，提供了與TE UMCC微型同軸連接器不同的連接/轉(zhuǎn)換配置，電纜組件的長(zhǎng)度也在50mm至1000mm之間有多種規(guī)格可選，便于為各種應(yīng)用提供可靠的射頻連接，包括可穿戴設(shè)備、智能電表、醫(yī)療系統(tǒng)、機(jī)頂盒和智能家居等等。
TE微型同軸電纜組件類型
● Bulkhead RF CA至UMCC
● RP-SMA至UMCC
● SMA Bulkhead至UMCC
● TNC Bulkhead至UMCC
● UMCC至UMCC
TE的微同軸射頻電纜組件與天線產(chǎn)品配合使用，有助于為客戶提供性能出色，且更具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的端到端射頻解決方案。
不可或缺的彈簧夾
在為便攜產(chǎn)品設(shè)計(jì)射頻系統(tǒng)時(shí)，你還會(huì)用到一種比較“特別”的互連組件，它們雖然不起眼，但是作用卻不容忽視，這就是彈簧夾。
彈簧夾也被稱為屏蔽夾、接地彈簧、通用接地端子或卡箍，從名稱就可看出其在各類型小型PCB板中主要的作用就是天線饋電、低壓電氣連接或用于接地，以防止EMI噪聲以及由揚(yáng)聲器、電機(jī)、擴(kuò)音器等設(shè)備產(chǎn)生的靜電；同時(shí)也可起到固定的作用，防止任何振動(dòng)對(duì)PCB的影響。因此，其在射頻及其之外的電路系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。
圖4：彈簧夾在平板電腦PCB上的應(yīng)用
（圖源：TE）
盡管先前TE已經(jīng)有了很豐富的彈簧夾產(chǎn)品組合，不過(guò)為了滿足小型化設(shè)計(jì)的需求，特別推出超小型彈簧夾產(chǎn)品系列。
故名思議，TE超小型彈簧夾的主要優(yōu)勢(shì)是占板面積小（僅有1.7mm2），可節(jié)省寶貴的PCB空間，并提供不同高度的配置可供選擇。其閉環(huán)端子設(shè)計(jì)可確保與PCB實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接，保持力更好，并提供1.5A的載流能力；堅(jiān)固耐用的側(cè)壁設(shè)計(jì)可最大限度地減小過(guò)度壓縮。
同時(shí)，該產(chǎn)品特殊的防刮設(shè)計(jì)可將端子頂端鎖定在彈簧夾側(cè)壁內(nèi)，有利于避免彈簧夾在組裝過(guò)程中被操作員手套鉤住，從而提高產(chǎn)線組裝效率。而且專門的拾取區(qū)域可支持自動(dòng)組裝工藝，有助于實(shí)現(xiàn)可制造性設(shè)計(jì)。
圖5：TE超小型彈簧夾系列
（圖源：TE）
可以看到，這樣的超小型彈簧夾可以為無(wú)線設(shè)備的天線饋電提供具有成本效益的解決方案，且在抑制EMI和增強(qiáng)機(jī)械可靠性方面也很有幫助。
本文小結(jié)
天線、電纜組件、彈簧夾……這些射頻信號(hào)傳輸鏈路上的“小零件”，往往會(huì)關(guān)系到最終產(chǎn)品的品質(zhì)，以及用戶的體驗(yàn)，從這個(gè)意義上看，它們的選型就不是小問(wèn)題了。
本文中列舉的三個(gè)來(lái)自TE的產(chǎn)品，具備優(yōu)秀的性能，并在此基礎(chǔ)上為開(kāi)發(fā)者在產(chǎn)品的小型化、可靠性和易用性等方面，提供了更多的價(jià)值，讓射頻系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，乃至整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)都能夠從中獲益。因此，這樣具有大作用的“小零件”還是多多益善！
來(lái)源：貿(mào)澤電子
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