電子工程師一直認為射頻（RF）電路設計是一項令人費解的工作

，最好交給相應專家來完成。使RF設計變得複雜的一個因素是

，在設計中通常可以忽略的寄生成分在高頻下變得非常重要。在考慮PCB布(bu)局(ju)時(shi)，還(hai)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)傳(chuan)輸(shu)線(xian)影(ying)響(xiang)
，信(xin)號(hao)延(yan)遲(chi)和(he)反(fan)射(she)等(deng)因(yin)素(su)，以(yi)及(ji)任(ren)何(he)可(ke)能(neng)幹(gan)擾(rao)附(fu)近(jin)設(she)備(bei)的(de)雜(za)散(san)信(xin)號(hao)。要(yao)克(ke)服(fu)的(de)最(zui)後(hou)障(zhang)礙(ai)是(shi)遵(zun)守(shou)協(xie)議(yi)標(biao)準(zhun)和(he)法(fa)規(gui)要(yao)求(qiu)。為(wei)了(le)簡(jian)化(hua)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)
，現(xian)在(zai)市(shi)場(chang)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)現(xian)成(cheng)的(de)經(jing)過(guo)預(yu)先(xian)認(ren)證(zheng)的(de)RF模塊，以及係統級封裝（SiP）產品，其中包含了所有必需的功能。

 

這裏考慮一個典型的無線模塊，集成有無線收發器、晶體振蕩器、RF電dian路lu和he印yin刷shua電dian路lu天tian線xian，它ta還hai包bao括kuo一yi個ge帶dai有you固gu件jian的de微wei控kong製zhi器qi，用yong以yi實shi現xian無wu線xian協xie議yi棧zhan。該gai模mo塊kuai也ye可ke以yi集ji成cheng其qi他ta功gong能neng，例li如ru能neng源yuan管guan理li和he外wai部bu接jie口kou等deng等deng。通tong常chang
，這zhe些xie模mo塊kuai會hui有you專zhuan門men的de評ping估gu和he開kai發fa套件。kaifataojiankebangzhuduiwuxianmokuaijinxingchushipinggu
，haikeyiyongzuoruanjiankaifapingtai，binggoujianchanpinyanshihuoyuanxing。danshi，duiyumouxietedingyingyong
，rengranyoubiyaolejiequedingwuxianjishuxingnengheshiyongxingdecanshu。liru，mouxieyingyongxuyaogaoshujusulvhuoyuanchengtongxin，erlingyixieyingyongzegengcezhongyudinenghao。

 

Wi-Fi

 

Wi-Fi可能是最為熟知的無線標準，它廣泛用於家庭和辦公室環境，可360度接入高速數據。在室內環境下，由於障礙物（例如牆壁）的限製，其作用距離大約為10～30米，但是室外作用距離可以超過100米。目前的Wi-Fi標準使用2.4GHz和5GHz這兩個頻率。2.4GHz標準可提供高達600Mb/s的數據傳輸速率，較高的5GHz頻段可以提供更快的數據速率
，但是其作用距離受固體障礙物的影響和限製更大。

 

Microchip Technology AC164165 Wi-Fi智能設備支持套件是一個Wi-Fi演示和開發平台，該平台基於緊湊的單頻段2.4GHz模塊（ATWINC15x0），並針對低功耗IoT應用進行了優化。Wi-Fi控製器支持IEEE 802.11b/g/n標準，而高級物理層（PHY）可提供更出色的靈敏度和作用距離。

 

圖1：AC164165 Wi-Fi智能設備支持套件。（來源：Microchip）

 

除chu微wei控kong製zhi器qi和he各ge種zhong標biao準zhun接jie口kou外wai，主zhu板ban還hai包bao括kuo電dian源yuan管guan理li電dian路lu。例li如ru，用yong於yu外wai部bu鋰li離li子zi或huo鋰li聚ju合he物wu電dian池chi管guan理li的de充chong電dian控kong製zhi器qi使shi其qi適shi合he於yu便bian攜xie式shi設she備bei的de原yuan型xing製zhi作zuo。用yong於yu濕shi度du，壓ya力li和he環huan境jing光guang檢jian測ce的de板ban載zai環huan境jing傳chuan感gan器qi可ke提ti供gong更geng多duo附fu加jia功gong能neng。

 

該套件經過預編程，可與Amazon Alexa一起使用，能夠提供雲端連接以簡化快速原型製作。之後，開發人員可以使用Atmel Studio 集成開發環境（IDE）編寫專有的應用固件。

 

藍牙Mesh網絡

 

藍牙主要用於短距離通信，它取代了與打印機等外圍設備的有線連接。與Wi-Fi相比，藍牙功耗更低，作用範圍也更小，且最大數據速率僅為1或2 Mb/s。但隨著最近藍牙5標準的推出，藍牙Mesh網絡已明顯增大了其作用範圍。

 

圖2：藍牙Mesh網絡的圖形架構。（來源：Mouser Electronics）

 

為了評估藍牙Mesh網絡，賽普拉斯（Cypress）的EZ-BT Mesh評估套件包括有四個完整的藍牙節點
，這些節點可直接提供一個簡單網絡。要創建較大網絡，隻需添加更多節點。

 

該無線模塊基於賽普拉斯低功耗雙模Bluetooth 5器件CYW20819，並包括一個晶體振蕩器和印刷電路天線。它還具有模數轉換器（ADC）和脈寬調製（PWM）外設以及幾個串行接口，包括PCM/I2S音頻接口。為了提供更多功能，套件中的每個主板都帶有USB和UART接口、軟件定義的RGB LED和開關，環境光傳感器，熱敏電阻和無源紅外（PIR）運動傳感器。它的低功耗特性使其非常適合在電路板上裝有紐扣電池座的電池供電應用。

 

圖3：藍牙mesh網絡節點板功能。（來源：賽普拉斯）

 

為了支持物聯網開發
，ModusToolbox®軟件開發環境包括一個IDE、板級支持包、中間件程序庫以及各種應用代碼示例。

 

Z-Wave

 

Z-Wavezhuyaoweijiatingzidonghuayingyongersheji，shiyizhonggonghaofeichangdidewuxianxieyi。tanenggoujianxiexingdichuanshushaoliangshuju
，tongchangshiyongniukoudianchihuonengliangshoujiqigongdian。yuqitawuxianjishuyiyang，Z-Wave也使用mesh網絡來實現所有設備之間的通信
，並由此擴大作用範圍。

 

圖4：Z-Wave 700無線入門套件。（來源：Silicon Labs）

 

Silicon Labs的 Z-Wave 700 無線入門套件是功能全麵的評估和開發平台。它包含兩個主板，並帶有附加射頻板
，其中包括射頻收發器、晶體振蕩器和支持組件。該射頻板也可以用作ZGM130S SiP模塊的參考設計。

 

每個主板都有廣泛的外部接口，包括以太網和USB，以及microSD卡插槽
，還包括一個128x128像素的LCD、濕度和溫度傳感器以及一個紐扣電池座。另外，該主板另有一個擴展頭，用於附加板集成其他硬件。Simplicity Studio環境支持行業標準IDE中的軟件開發，並提供用於能量分析、配置和無線網絡分析的應用示例和工具。

 

窄帶物聯網（NB-IoT）

 

最後，LTE蜂窩技術或4G在移動電話領域已經廣為人知。對於物聯網和低功耗應用，NB-IoT標準使用LTE技術的子集
，將帶寬限製為200kHz
，以便降低功耗。

 

Nordic Semiconductor的 Thingy:91™ 多傳感器原型開發套件非常適合低功耗蜂窩物聯網開發應用。它基於nRF9160 SiP
，將RF前端與多模LTE-M/NB-IoT調製解調器集成在一起，能夠提供對藍牙、蜂窩無線和GPS的支持。該套件還具有用於板載可充電鋰聚合物（Li-Po）電池的內置電源管理，使其非常適合開發便攜式和電池供電應用。它還集成了一係列令人驚歎的環境傳感器：如溫度、濕度
、空氣質量和氣壓、光線和顏色傳感器以及兩個加速度計，這些對於概念驗證和測試非常有用。

 

圖5：Thingy:91™ 多傳感器原型開發套件。（來源：Nordic Semiconductor）

 

結論

 

dangjinshichangshangyouxuduokeyongdewuxiantongxinxieyi

，ruhexuanzezuiheshidexieyiqujueyujutideyingyongxuqiu。danwulunxuanzenazhongbiaozhun，douyouxuduochengshudemokuaihekaifataojianyonglaiqidongxiangmu，jiasuchanpinkaifa
，bingsuoduanshangshishijian。jingguochubudeyuanxingshejihekaifa，zaizuizhongchanpinzhongshiyongxiangtongdewuxianmokuaikeyijieshengdaliangshijianhegongchengziyuan。

 

 

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