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)備都有一個共同點。它們需要與集線器、云服務(wù)或現(xiàn)場設(shè)備建立某種形式的通信渠道，從而進行配置、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、藍牙、低功耗藍牙、Zigbee、近場通信（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，但藍牙和Zigbee主要用于供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、吞吐量相對較低的網(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景，例如安全攝像頭的視頻流傳輸、網(wǎng)關(guān)連接、個人電子設(shè)備、家電或無需網(wǎng)關(guān)的獨立設(shè)備。

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

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

物聯(lián)網(wǎng)天線注意事項

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)碾娦盘栟D(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。對于大多數(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，因為將天線置于外部，可以擁有更大的設(shè)計自由度，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)傳輸速率以及更遠的傳輸距離。這就是為什么許多無線安全攝像機采用外置天線，而智能照明設(shè)備使用嵌入式或片上天線的原因。對于這些應(yīng)用，設(shè)備的性能需求和外形尺寸對設(shè)計提出了不同的限制，從而影響了天線的選擇。對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，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耦合的情況下實現(xiàn)這一點，而片上、模塊和嵌入式天線設(shè)計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)計中整合多個天線。由于多個天線距離過近會導(dǎo)致同址干擾問題，因此在選擇和放置天線時要特別仔細。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)議天線的配對符合認證要求和區(qū)域頻譜法規(guī)，通常需要仔細選擇和評估很多參數(shù)。

Amphenol RF家居自動化解決方案

對于需要為多種無線協(xié)議下運行的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇合適天線的設(shè)計人員，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施，支持蜂窩、Wi-Fi、GNSS、藍牙、低功耗藍牙、LoRa、WLAN和NFC等多種選項。如此廣泛的射頻互連組件能夠滿足特定設(shè)計需求，從而推動智能家居的未來發(fā)展。

結(jié)語

為了保持競爭力，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。這一趨勢的興起推動了對多樣化、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)計人員縮短物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計周期。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?？煽?、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和天線配置。通過精心設(shè)計和選擇合適的技術(shù)，智能家居將實現(xiàn)更高程度的自動化，讓我們的生活更加智能化和互聯(lián)化。