智能家居解決方案正逐步融入幾乎所有家用電子設(shè)備。智能揚(yáng)聲器、智能照明、智能恒溫器和集線器是智能家居的早期產(chǎn)品，而如今，我們看到所有主要電器都出現(xiàn)了智能家居版本——污水泵、車庫門、電動(dòng)汽車充電器、配電板、斷路器，甚至還有更多互聯(lián)娛樂系統(tǒng)。

所有這些設(shè)備都有一個(gè)共同點(diǎn)。它們需要與集線器、云服務(wù)或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備建立某種形式的通信渠道，從而進(jìn)行配置、初始安裝和控制編程。雖然智能家居集線器、網(wǎng)關(guān)、家庭互聯(lián)網(wǎng)路由器和調(diào)制解調(diào)器通常需要或受益于有線以太網(wǎng)，但大多數(shù)智能家居設(shè)備都使用無線通信協(xié)議，以避免業(yè)主或安裝人員布置全屋有線網(wǎng)絡(luò)。因此，大多數(shù)智能家居設(shè)備都會(huì)使用需要物聯(lián)網(wǎng)天線的無線通信服務(wù)。

本文將討論這些物聯(lián)網(wǎng)天線如何影響智能家居的發(fā)展，并介紹一些新的通信解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)無線協(xié)議

智能家居物聯(lián)網(wǎng)天線可采用多種不同的外形尺寸，并支持多種協(xié)議。常見的智能家居無線協(xié)議有：Wi-Fi、藍(lán)牙、低功耗藍(lán)牙、Zigbee、近場(chǎng)通信（NFC），以及越來越多的蜂窩連接，如4G LTE或5G。特定供應(yīng)商還使用多種專有無線協(xié)議，但大多數(shù)現(xiàn)有的智能家居無線設(shè)備都符合通用無線標(biāo)準(zhǔn)，并通過行業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)（如Matter）實(shí)現(xiàn)互操作。

雖然Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)不斷更新以支持更高效的低帶寬應(yīng)用，但藍(lán)牙和Zigbee主要用于供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、吞吐量相對(duì)較低的網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和間歇性無線通信。Wi-Fi主要用于高帶寬需求的場(chǎng)景，例如安全攝像頭的視頻流傳輸、網(wǎng)關(guān)連接、個(gè)人電子設(shè)備、家電或無需網(wǎng)關(guān)的獨(dú)立設(shè)備。

NFC和RFID通常用于無線配對(duì)或預(yù)配，但需要與支持NFC/RFID的設(shè)備保持極近距離（幾厘米）才能實(shí)現(xiàn)通信。雖然蜂窩網(wǎng)絡(luò)多用于移動(dòng)設(shè)備，但部分智能家居設(shè)備和遠(yuǎn)程安防系統(tǒng)同樣也可以采用蜂窩連接。

隨著自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）等機(jī)器人系統(tǒng)在家庭中的普及，蜂窩連接的應(yīng)用也將越來越廣泛。早期的自主移動(dòng)機(jī)器人包括掃地機(jī)器人、自動(dòng)割草機(jī)，未來還可能出現(xiàn)人形機(jī)器人。此外，GNSS/GPS技術(shù)也常用于移動(dòng)智能家居設(shè)備的定位追蹤和路徑規(guī)劃。

物聯(lián)網(wǎng)天線注意事項(xiàng)

物聯(lián)網(wǎng)天線有多種規(guī)格，可滿足各種無線協(xié)議的要求，它們能夠?qū)⒅悄芗揖釉O(shè)備發(fā)出的定向傳輸信號(hào)有效地轉(zhuǎn)換為電磁波，并通過空氣介質(zhì)傳輸?shù)狡渌悄芗揖釉O(shè)備。

要將智能家居設(shè)備傳輸?shù)碾娦盘?hào)轉(zhuǎn)換為電磁波，并通過空氣介質(zhì)傳輸?shù)狡渌O(shè)備，需要符合無線通信協(xié)議要求的天線。為了滿足不同的需求，每種無線協(xié)議都有其專用的物聯(lián)網(wǎng)天線類型（圖2）。此外，還有多頻段、多協(xié)議和多功能的物聯(lián)網(wǎng)天線，能夠支持在多種常見的無線標(biāo)準(zhǔn)或頻段下運(yùn)行。

物聯(lián)網(wǎng)天線有多種規(guī)格，以適應(yīng)智能家居設(shè)備應(yīng)用、所使用的無線協(xié)議以及外殼設(shè)計(jì)。對(duì)于大多數(shù)現(xiàn)代智能家居設(shè)備而言，天線都隱藏在設(shè)備外殼內(nèi)，以方便使用，并確保天線在安裝或處理過程中不會(huì)損壞。內(nèi)置天線可以是集成在設(shè)備印刷電路板（PCB）上的嵌入式天線，也可以是通孔或表面貼裝在設(shè)備電路板上的片上天線和模塊天線。

智能家居應(yīng)用中仍在使用外置天線，因?yàn)閷⑻炀€置于外部，可以擁有更大的設(shè)計(jì)自由度，包括更寬松的尺寸和外形限制。因此，外置物聯(lián)網(wǎng)天線的設(shè)計(jì)通常能夠?qū)崿F(xiàn)比內(nèi)置天線更高的性能、更低的成本，從而支持更穩(wěn)定的無線通信、更高的數(shù)據(jù)傳輸速率以及更遠(yuǎn)的傳輸距離。這就是為什么許多無線安全攝像機(jī)采用外置天線，而智能照明設(shè)備使用嵌入式或片上天線的原因。對(duì)于這些應(yīng)用，設(shè)備的性能需求和外形尺寸對(duì)設(shè)計(jì)提出了不同的限制，從而影響了天線的選擇。對(duì)于體積非常緊湊的設(shè)備，片上天線、模塊天線或嵌入式天線通常是可行的解決方案。

需要注意的是，為了確保天線能夠高效地收發(fā)信號(hào)，必須盡量減少發(fā)射天線和接收天線之間的障礙物。這包括設(shè)備外殼或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的限制，因此天線通常需要放置在電路板和布線之外。在空間受限的應(yīng)用中，分立式天線通常很難在不造成同址干擾或不必要信號(hào)耦合的情況下實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，而片上、模塊和嵌入式天線設(shè)計(jì)則能很好地解決這一問題。

在具有多種無線協(xié)議和性能要求的應(yīng)用中，不允許使用單一的多協(xié)議天線，因此需要在設(shè)計(jì)中整合多個(gè)天線。由于多個(gè)天線距離過近會(huì)導(dǎo)致同址干擾問題，因此在選擇和放置天線時(shí)要特別仔細(xì)。通過適當(dāng)?shù)碾娐坊蛑С侄喾N協(xié)議的無線協(xié)議模塊，可以讓同一根天線支持兩種或多種無線協(xié)議。然而，為了確保多協(xié)議天線的配對(duì)符合認(rèn)證要求和區(qū)域頻譜法規(guī)，通常需要仔細(xì)選擇和評(píng)估很多參數(shù)。

Amphenol RF家居自動(dòng)化解決方案

對(duì)于需要為多種無線協(xié)議下運(yùn)行的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇合適天線的設(shè)計(jì)人員，Amphenol RF提供了全面的物聯(lián)網(wǎng)天線解決方案，涵蓋各種配置和頻率。家居自動(dòng)化的發(fā)展需要高效的無線通信，Amphenol RF憑借其豐富的天線產(chǎn)品組合，包括嵌入式、內(nèi)置和外置天線，為各種智能家居應(yīng)用提供了高效和卓越的性能。這些天線解決方案易于實(shí)施，支持蜂窩、Wi-Fi、GNSS、藍(lán)牙、低功耗藍(lán)牙、LoRa、WLAN和NFC等多種選項(xiàng)。如此廣泛的射頻互連組件能夠滿足特定設(shè)計(jì)需求，從而推動(dòng)智能家居的未來發(fā)展。

結(jié)語

為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，家用電子產(chǎn)品制造商不得不在產(chǎn)品中集成智能家居功能。這一趨勢(shì)的興起推動(dòng)了對(duì)多樣化、高性能物聯(lián)網(wǎng)天線的需求，以滿足智能家居應(yīng)用的各種要求。由于需要考慮不同的無線通信協(xié)議和多種設(shè)計(jì)因素，使得滿足這些需求變得更加困難。

然而，Amphenol RF的物聯(lián)網(wǎng)天線解決方案組合通過為您的應(yīng)用量身定制天線，幫助設(shè)計(jì)人員縮短物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)周期。無論是蜂窩網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi、GPS還是RFID系統(tǒng)，這些物聯(lián)網(wǎng)天線都能確保可靠、高性能的連接，適用于嵌入式、內(nèi)置和外置天線的各種連接器選項(xiàng)和天線配置。通過精心設(shè)計(jì)和選擇合適的技術(shù)，智能家居將實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)化，讓我們的生活更加智能化和互聯(lián)化。