Ăng-ten IoT: Hướng Dẫn Cùng Với Ưu Và Nhược Điểm

Ăng-ten IoT: Hướng Dẫn Cùng Với Ưu Và Nhược Điểm

Nguồn: Neil Anthony Daruwala, Iotforall.com, 2022

Các nhà sản xuất IoT có nhiều loại ăng-ten để lựa chọn trong thị trường ngày càng cạnh tranh. Trước đây, ăng-ten gần như chỉ là một thứ đi sau, nhưng nguồn ăng-ten đã tăng lên trong hệ sinh thái IoT do nhu cầu của người tiêu dùng về trải nghiệm thông minh liền mạch và những tiến bộ trong khả năng tương tác và kết nối máy với máy. Như với hầu hết các dòng sản phẩm, mỗi loại ăng-ten đều có những lợi ích và thách thức. Nhìn chung, ăng-ten nổi tiếng về sự thiếu linh hoạt trong thiết kế vì chúng phụ thuộc vào môi trường hoạt động. Do đó, có một số yếu tố cần xem xét trong quá trình thiết kế và sản xuất. Các nhà thiết kế ăng-ten thường phải đối mặt với một hành động cân bằng tinh tế giữa kích thước vật lý, hiệu suất và chi phí, điều này phụ thuộc nhiều vào nhiều biến số và các chi tiết cụ thể của IoT. Bài viết này trình bày những ưu và nhược điểm của các loại anten IoT phổ biến.

Anten theo dõi

Sự phổ biến của ăng-ten theo dõi bắt nguồn từ mức giá cạnh tranh cao của chúng, vì chúng là một trong những lựa chọn rẻ hơn trong lĩnh vực ăng-ten. Chúng thường hoạt động tốt trong các nền tảng băng tần đơn và trong nhiều trường hợp, đã được gắn trên Bảng mạch in (PCB). Hơn nữa, với kinh nghiệm tối thiểu, chúng hoàn toàn có thể được thiết kế và tích hợp bởi chính bạn.

Mặt khác, kích thước của chúng có nghĩa là chúng chiếm một lượng diện tích đáng kể so với các thiết kế ăng-ten khác và việc giảm kích thước của chúng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất. Ăng-ten theo dõi cũng dễ bị ảnh hưởng bởi các vấn đề về hiệu suất, đặc biệt là với các thiết bị cầm tay và đeo. Cả ăng-ten theo dõi bên trong và bên ngoài cũng có thể có vấn đề về Tần số vô tuyến (RF), đặc biệt là trong môi trường chuyển động.

Mạch in linh hoạt (FPC)

Ăng-ten linh hoạt này phổ biến trong nhiều lĩnh vực điện tử IoT, bao gồm thiết bị đeo được, viễn thông và ngành công nghiệp ô tô. Tính linh hoạt và nhỏ gọn của ăng-ten FPC mang lại lợi thế cho chúng so với các ăng-ten cứng cáp hơn, đặc biệt là trong quá trình R&D. Ngoài ra, chúng có thể được buộc qua cáp với các thiết bị IoT nhỏ khi có ít không gian PCB và màng linh hoạt có thể được đặt trên các bề mặt không bằng phẳng. FPC cũng có giá khá kinh tế và nhẹ. Ăng-ten FPC hỗ trợ nhiều đầu nối khác nhau như cáp UF, cho phép kết nối dễ dàng với các thiết bị IoT và PCB.

Mạch in dẻo là sản phẩm tinh tế và có thể bị hỏng nếu không được xử lý cẩn thận. Hơn nữa, rất khó để sửa đổi hoặc sửa chữa chúng, và cần hết sức cẩn thận trong quá trình lắp đặt để tránh ảnh hưởng đến các thành phần khác. Tốt nhất, ăng-ten Mạch in linh hoạt nên được đặt cách xa vật liệu kim loại ít nhất 10 mm để tránh các vấn đề về hiệu suất. FPC cũng có các vấn đề về khả năng tương tác vì nhiều nhà sản xuất IoT không được trang bị đầy đủ để sử dụng chúng vì chúng là một công nghệ tương đối mới.

Helix có dây

Anten xoắn có dây là một dây đơn giản hoặc anten đơn cực hình xoắn với mức giá rất thấp. Chúng có thể được đặt trong không gian nhỏ và rất dễ tiếp cận do hình dạng xoắn ốc của chúng. Ăng ten xoắn có dây hoạt động tốt nhất trong thiết bị truyền thông di động vì chúng vượt trội trong các dải tần số thấp hơn, bao gồm HF, VHF và UHF. Chúng cũng mạnh mẽ và cung cấp khả năng định hướng cao.

Tuy nhiên, các ăng-ten này bị hạn chế đối với các thiết bị IoT đơn giản với một dải tần hoặc sóng vô tuyến duy nhất. Hơn nữa, những thách thức về thiết kế là phổ biến vì tần suất giảm khi kích thước và số lượt tăng lên.

Công nghệ gắn kết bề mặt (SMT) Anten

Sự nổi lên của công nghệ cầm tay chứng kiến ​​sự hấp dẫn của ăng-ten SMT và thiết kế ăng-ten nhỏ. Các ăng-ten nhẹ này thường được hàn vào PCB. Chúng có trọng lượng nhẹ, phát ra tiếng ồn tối thiểu và dễ dàng được tích hợp bằng cách sử dụng máy móc chọn và đặt. Kích thước giảm của ăng-ten SMT cho phép các nhà thiết kế IoT sử dụng không gian PCB cho các thành phần khác. Ăng-ten cũng có thể kết hợp nhiều tần số ở dạng rắn và được nhúng. Việc sản xuất ăng-ten SMT nói chung có thể giảm chi phí bo mạch, chi phí xử lý vật liệu và quy trình sản xuất được kiểm soát.

Ăng-ten SMT yêu cầu diện tích khoảng trống, yêu cầu về không gian mở rộng và ở tần số thấp, cần một mặt đất đáng kể để cộng hưởng. Các nhà thiết kế phải suy nghĩ cẩn thận về vị trí PCB và khu vực thông quan tiếp theo của nó để tối ưu hóa ăng-ten. Cuối cùng, giá cả phụ thuộc vào kích thước và tần số yêu cầu được bảo hiểm.

In 3D

Những ăng-ten này có thể được thiết kế và sản xuất trên một vật mang hoặc khuôn 3D bằng nhựa nhờ các kỹ thuật kỹ thuật tiên tiến như Cấu trúc Trực tiếp bằng Laser (LDS). Trong giai đoạn nguyên mẫu, thiết kế 3D cho phép các kỹ sư sửa đổi và tinh chỉnh ăng-ten phù hợp với các chi tiết cụ thể của khách hàng của họ. Ngoài ra, khách hàng có thể mong đợi một thiết kế và thời gian hoàn thành nhanh chóng. Những ăng-ten này là một lựa chọn tuyệt vời khi không gian ở mức cao. Hơn nữa, ăng-ten của máy in 3D tương thích với SMT và có tỷ lệ hỏng hóc thấp, cho phép sản xuất hàng loạt không ngừng. Cuối cùng, các dấu vết ăng-ten có thể được thay đổi mà không làm thay đổi khuôn nhựa, và do đó các tần số khác nhau có thể được đưa vào khuôn.

Vì ăng-ten in 3D là sản phẩm tùy chỉnh, màu sắc và chất liệu đôi khi khó đạt được. Do đó, việc thảo luận và thực hiện sản xuất ăng-ten 3D khi bắt đầu dự án IoT là điều cần thiết.

Thông minh

Được định nghĩa là một mảng thích ứng thông minh gồm nhiều ăng-ten, ăng-ten thông minh sử dụng tinh thể lỏng để thay đổi cấu hình bên trong của chúng và các thuật toán thông minh để tính toán sự kết hợp ăng-ten tối ưu. Kết quả là trải nghiệm người dùng mượt mà do tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SIR) tăng lên. Các ăng-ten thông minh này có khả năng định hướng mạnh mẽ cho phép cung cấp dịch vụ an toàn, không bị gián đoạn, vượt trội ngay cả trong môi trường dày đặc nhất. Hơn nữa, ăng-ten thông minh rất phù hợp cho việc xác định vị trí địa lý do khả năng phát hiện không gian của chúng. Chúng có thể được cài đặt cách nhau khá xa mà không gặp vấn đề về kết nối. Chúng có phần chống tin tặc và khó bị thao túng, điều này cung cấp thêm tính bảo mật cho người dùng cuối.

Ăng-ten thông minh sử dụng một kỹ thuật truyền thông được gọi là định dạng chùm, yêu cầu kết hợp một bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số đắt tiền. Bộ thu phát của ăng-ten phức tạp hơn so với các bộ thu phát của các loại ăng-ten khác, vì vậy chúng phải được hiệu chuẩn chính xác và liên tục.

Kết luận

Dữ liệu thu được từ công nghệ đang phát triển với tốc độ cấp số nhân, dẫn đến việc truyền dữ liệu nhiều hơn bằng các ăng-ten. Thêm vào đó, với IoT và các thiết bị thông minh và các thành phố đều đang xâm nhập vào xã hội, ăng-ten hiện là một thành phần quan trọng của bất kỳ giải pháp công nghệ nào. Tần số cao hơn, ăng-ten có kích thước thu nhỏ và cấu hình trực quan để thu sóng vô tuyến từ bất kỳ vị trí nào dường như là tương lai của thiết kế ăng-ten. Cuối cùng, các ăng-ten lớn hơn, cồng kềnh hơn sẽ nhường chỗ cho các ăng-ten thông minh hiện đại hơn được thiết kế cho tương lai thông minh dựa trên công nghệ, dựa trên IoT đang chờ đợi tất cả chúng ta.

Total
0
Shares
Trả lời

Đối với lần đầu bình luận bạn sẽ cần đợi được duyệt bình luận trước khi hiển thị.
Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.