小型化趋势明显，物联网互联设备连接组件与天线组件的设计挑战

来源:电子发烧友网发布时间:2023-05-08635浏览

电子发烧友网报道（文/李宁远）电子设备正越来越多地通过一种或多种无线技术与其他设备、其他云端相连，通常我们将这种设备称为IoT设备。根据TE的统计数据，预计到2025年，随着互联需求的加速增长，全球将有超过750亿台智能设备被连接起来。
将多种无线技术集成到智能物联网设备中给相关的连接组件和天线组件带来了不少挑战，既有电气性能上的新需求也有机械性能上的新标准。

物联网核心技术M2M中的天线连接

机器对机器（M2M）通信是物联网的核心技术之一，这一技术不需要任何人工干预，就能实现机器、传感器和硬件之间进行点对点直接通信。在连接组件的助力下，无线通信M2M通信更容易将物联网拓展至更多的应用。

其中天线的设计是最影响设备间互联顺畅程度的，虽然无线协议会影响到功耗、传输性能等因素，但本质上天线连接组件的射频性能才是互联的基础。发射和接收天线的射频性能，如增益、方向性、阻抗匹配效率、辐射效率以及两个天线之间的偏振匹配效率，这些射频性能决定了天线的无线链路功率水平，也决定了IoT设备无线连接的顺畅程度。

IoT设备的无线链路想要达到某一接收功率水平，所需要的发射功率是由天线性能决定的，同时天线连接组件还会影响到功耗。从天线连接组件开始控制功耗，再选择合适的无线协议，能让IoT设备在低功耗水平下维持稳定的连接。

现在小型化是IoT重要的发展方向，因此天线连接组件的小型化也至关重要。像FPC式、PCB插片式以及SMT式都是目前常见的内部天线配置模式，这些配置模式能增强辐射性能，有些则更注重整体尺寸的缩减，各有千秋。PCB插片式能节省很多空间但手工焊接较为繁琐，FPC式更为灵活可以调整尺寸和辐射性能。

而在天线位置上，选择具有一定长度的天线并安装在远离PCB的设备外壳上是一种方式，另一种选择是将天线打印在外壳的内部或外部，可以减少来自其他组件的影响。安装在PCB上的其他组件和连接器也需要注意小型化，这可以为天线创造更多的自由空间，并与其他组件有更大的物理和电气距离，有助于提高隔离度和降低相互耦合。

模塑互连器件与LDS

早前小型设备中的天线有用3D IDS三维墨水直接成型技术在标准基质上印刷天线图案来节省空间的做法，而现在基本上是用LDS来做。LDS这种先进的技术本就是用于创建模塑互连器件MID，通过将高频、机械和电气功能集成到一个组件中，可以极大节省宝贵的空间。

将LDS激光直接成型技术与模塑互连器件进行结合，利用激光蚀刻模制塑料零件表面，将3D设计转移到器件上或者在器件上直接成型，以往2D有限的设计模式不再是束缚，这样可以大大提高模塑天线载体的信号与功率完整性。

其他各类小型化的IoT设备用连接器

除了天线组件的设计改良，其他各类IoT设备中的连接器也都往小型化在发展。数据传输、输入/输出、电源和显示等等连接器，都开始在设计早期就采用适当的整体集成方法设计连接器，满足空间、重量和性能上的要求。

用得最多的肯定是柔性连接器FPC和FFC，纤薄的外形和极高的灵活性，在移动IoT设备中提供小尺寸里的高密度插接。板对板的连接器平行堆叠或夹层式的设计现在也提供很多种高度的组合，灵活度提升很大。

其实不仅仅是微型化，有着传输功能的IoT连接器也在往高频高速发展，通过改进连接器结构设计来形成高速传输的电路，满足高频高速传输需求。在内部空间紧密的情况下做到高速传输，这也是互联设备迫切需要的。

小结

这些连接组件和天线组件升级的目标是一致的，为IoT设备提供可靠的无缝连接。如今物联网的成功发展离不开许许多多的基础设施，这些连接组件无疑是其中的重要一环。

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