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《 无线软件支持与Sub-GHz 物联网设备进行蓝牙通信》

  • 来源专题：宽带移动通信
  • 编译者： wangxiaoli
  • 发布时间：2018-09-03

  • 芯科实验室（Silicon Labs）为其Wireless Gecko产品组合发布了新的软件选择，可在单个芯片上同时实现sub-GHz和2.4 GHz蓝牙低功耗（LE）连接。

    芯科实验室解决方案使商业和工业物联网应用能够将远程sub-GHz通信与蓝牙连接相结合，简化了设备设置程序，便于数据收集和维护。开发人员避免了双芯片无线架构的复杂性，可以缩短产品上市时间并使材料清单（BOM）成本和规模降至多达40%。

    芯科实验室的新Wireless Gecko硬件和软件解决方案，使用户能够通过移动应用程序直接在蓝牙上设置、控制和监控sub-GHz物联网设备。 开发人员将蓝牙LE连接添加到sub-GHz频段的无线网络中，就可以使其提供新功能，例如提供更快的无线（OTA）更新，并可以使用蓝牙信标部署可扩展、基于位置的服务基础架构。

    专有的sub-GHz协议通常用于低数据速率系统，从简单的点对点连接到大型网状网络和低功率广域网（LPWAN），在该系统中，扩展范围，强大的无线电链路和能效是最为重要的内容。Sub-GHz连接非常适合远程无线传感器网络、智能计量，家庭和楼宇自动化以及商业照明。芯科实验室的Wireless Gecko解决方案可以轻松地为这些sub-GHz应用添加蓝牙LE连接。

    “Sub-GHz无线协议在智能能源，工业和商业应用中广泛使用，”IHS Markit公司连接和物联网部门的高级首席分析师拉特利夫称。“移动设备中无处不在的蓝牙支持已经产生了对多频带、多协议无线解决方案的需求，这些解决方案可以弥补蓝牙LE和sub-GHz专有协议之间的差距，使传统应用能够充分利用移动设备体系的功能。”

    “芯科实验室的新软件通过便于使用的移动应用和蓝牙连接，可以更轻松地实地设置和管理各种sub-GHz无线设备，”芯科实验室物联网产品副总裁兼总经理丹尼斯•纳塔莱补充称，“我们的Wireless Gecko产品组合提供单芯片解决方案，可降低设计成本、简化硬件和软件开发程序，并加快产品上市速度。”

    芯科实验室的新型多协议软件现已向使用芯科实验室的EFR32MG和EFR32BG Wireless Gecko SoCs的客户提供。芯科实验室提供全面的软件工具，简化sub-GHz和蓝牙开发程序，如简化连接照明演示程序和简化示例移动应用程序。

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  • 《Microchip扩展了无线产品组合，减少了蓝牙集成的障碍》
    • 来源专题：新一代信息技术
    • 编译者：isticzz2022
    • 发布时间：2024-06-03
    •        Microchip Technology推出了12款新产品，扩大了其蓝牙低能耗产品组合，旨在为设计师提供更多选择，同时降低从最简单到最先进设计的障碍。系统设计师在将蓝牙功能添加到其产品中时面临许多障碍，从技能和资源限制到预算限制，从时间到市场压力，再到具有挑战性的性能和集成要求，这些新添加的功能旨在简化设计过程，其中包括射频就绪WBZ350模块和PIC32CX-BZ3 SoC，它为将蓝牙低能耗微控制器（MCU）集成到产品设计中提供了最低的入口点。        Microchip无线解决方案业务部门副总裁Rishi Vasuki表示：“在任何类型的产品中添加蓝牙时，选择的能力都变得越来越重要。随着技能和应用程序需求的发展，开发人员需要选项和在选项之间切换的能力。我们的蓝牙低能耗产品与我们的即插即用模块一样易于使用，并为更先进的设计提供了同样广泛的选择。”        除了蓝牙MCU外，Microchip还推出了RNBD350即插即用模块，该模块降低了在产品设计中添加蓝牙低能耗连接的成本和复杂性。这些模块旨在减少射频设计优化、监管认证和软件开发所需的时间、资金和工程资源。对于寻求更大灵活性的更有经验的工程师，Microchip还可以提供更强大的无线、多协议MCU片上系统（SoC）选项。        Microchip蓝牙低能耗部件的示例应用包括物联网智能家居和建筑系统、工业物联网（IIoT）解决方案和汽车设计。在不影响蓝牙功能的情况下，将新扩展的蓝牙低能耗产品组合用于入门级应用程序的设计师还可以从简单的开发过程中获益，包括内部支持服务和开发工具。         他们还将受益于Microchip在产品选择方面的MCU专业知识，并有机会在准备应对更复杂的设计挑战时转向更先进的工业级蓝牙低能耗选项。开发者还可以访问Microchip不断扩大的无线产品组合，以获得端到端解决方案，该解决方案提供了一系列流行无线技术的产品，如Wi-Fi、Zigbee、Thread和sub-GHz，旨在与蓝牙产品组合无缝配合。         Microchip为客户提供全面的开发工具、iOS和Android平台的软件和移动应用程序源代码、构建块模块应用程序示例和演示，以及免费的设计检查服务，以启动产品开发。
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  • 《Virtual AntennaTM使物联网设备设计更便捷》
    • 来源专题：新一代信息技术
    • 编译者：isticzz2022
    • 发布时间：2024-06-05
    •       智能传感器、智能电表、智能跟踪、智能工厂、智能农业以及所有你能想象到的智能事物都需要连接。物联网使事物与其他事物连接起来，因此需要一个相关的参与者来向每个事物发送和接收数据：物联网天线。       致力于开发所有新型物联网设备的无线工程师都在寻找最好的物联网天线：覆盖所有所需频段、占用空间最小、效率最高的天线。除此之外，天线需要与其他射频组件（如模块、放大器和滤波器）集成到设计中，因此，为什么不把它当作另一个组件呢？       Virtual Antenna?技术使一个天线组件能够覆盖所有物联网频段。这种天线称为天线助推器，是一种非常小的芯片天线组件，可以根据需要调谐到全球任何频率。而且由于它是现成的，不需要对天线部分进行定制，因此物联网架构从第一天开始就是可预测的，是大规模生产的理想解决方案。 本文介绍了Virtual Antenna?技术的主要特点，并展示了一个简单的设计流程，该流程仅包含三个简单步骤，介绍了无线设计工程师如何在物联网设备中嵌入Virtual Antenna?。 Virtual Antenna?（虚拟天线）功能        Virtual Antenna?技术基于用一种现成的、微型和多频带组件（称为天线放大器）代替复杂且通常定制的天线设计（图1）。天线放大器本质上是表面贴装和芯片状的，可以无缝地安装在电子印刷电路板上，就像其他电子元件（放大器、滤波器或开关等）一样。Virtual Antenna?之所以得名，是因为当天线放大器被战略性地放置在设备的PCB（印刷电路板）上时，它可以增强PCB接地层上的电流，使其成为一个有效的辐射器[1]-[6]。因此，与其他传统的多频带天线相比，天线放大器的尺寸可以非常小（图1）。例如，图2所示的天线放大器尺寸为12 mm x 3 mm x 2.4 mm，就波长而言，仅代表824 MHz下的λ/30，其最长尺寸为12 mm。这种微型且功能多样的组件最近已被其他物联网设备采用，包括开源硬件平台mangOH? Yellow，这是一种用于蜂窝工业物联网的超级传感器。        除了尺寸小之外，Virtual Antenna?还具有在0.698 GHz至6 GHz频率范围内的多频带操作功能。为了实现单频带或多频带操作，匹配网络与天线放大器结合在一起，采用完全无源解决方案，因为匹配网络由集总元件（电感器和电容器）组成。在一些设备尺寸较小（约50 mm）的特定设备中，使用智能匹配网络的架构也可以与Virtual Antenna?结合使用[7]。最近采用该技术的物联网平台是Nordic Semiconductor的Thingy:91，它是一种多传感器原型套件，非常适合启动蜂窝物联网项目。 天线放大器可以用传统的拾取和放置机器组装，使新一代物联网无线设备的制造和设计更简单、更快、更具成本效益（图2）。 通过三个步骤轻松设计带有嵌入式天线的物联网设备      Virtual Antenna?只需三个简单步骤即可将嵌入式天线集成到物联网设备中。遵循这些基本步骤，设计物联网设备的无线工程师可以轻松嵌入天线。 #步骤1：第一步是将天线升压器放置在设备的PCB中。作为推荐规则，首选位置是设备接地平面的拐角（图3）。在这种情况下，带宽和效率可以最大化，这对多频带应用尤其有吸引力，例如工作在698 MHz–960 MHz和1710–2690 MHz的设备。然而，在带宽不受限制的其他情况下，例如在单波段应用中，例如ISM（BW～3%）、GNSS（BW～3%.）、蓝牙（BW～4%.），也可以使用与拐角不同的其他位置。 重要的是要强调，天线位置应该在设备设计项目的一开始就确定，以便优化设备内天线的性能。否则，在项目的更高级阶段，性能可能很差，很难改进。这意味着天线性能不应仅考虑天线：性能取决于天线与设备的组合。因此，天线增强器位置的正确选择将优化发射和接收功率方面的射频性能。 #步骤2：下一步，即第二步，是设计一个匹配网络。由于天线升压器的输入阻抗主要在工作频带上是无功的，因此需要一个匹配的网络来最大限度地提高进入太空的辐射功率和从太空接收的功率（图4）。该设计流程不同于传统天线设计，传统天线设计中根据操作频带定制天线几何形状[8]。相反，对于Virtual Antenna?，唯一需要的定制是匹配网络，从而实现更快、更容易的设计流程。实际上，通过使用无线行业中使用的大多数微波电路模拟器中可用的网络合成工具，如以下合成网络工具，匹配网络的设计可以完全自动化：National Instruments提供的NI AWR软件和Optenni[9]-[10]提供的Optenni实验室。 得益于这一设计流程，只要设计一个合适的匹配网络，天线增强器就可以在任何频段和任何设备中工作。例如，如果我们有一个物联网设备需要在NB-IoT 900 MHz频段工作，那么一个简单的L型匹配网络就可以工作（图5）。然而，如果设备需要在几个LTE频段上运行，则使用与先前情况相同的天线升压器，但使用不同的匹配网络（图6）。 从这两个例子中可以看出，天线升压器在两种情况下都是相同的组件，唯一发生变化的部分是每种情况下的匹配网络设计。因此，对于每种情况都不需要新的天线设计，因为相同的天线升压器可以用于任何频带。此外，如果PCB尺寸发生变化，则适用相同的设计流程，即天线升压器可以相同，并且只有匹配网络被设计为在所需数量的频带下工作[11]。因此，这对于需要在其设备中嵌入天线的无线工程师来说是一个优势，因为天线升压器保持不变，并且不需要选择不同的天线来集成在其所有不同的设备中。此外，这代表了规模经济优势，因为相同的天线升压器可以集成在不同的平台上。 #步骤3：设计流程中的第三步是测试设备。一旦匹配网络被实现到设备的PCB中，就必须测试VSWR和效率。VSWR可以用提供关于VSWR（或S11）的信息的矢量网络分析器（VNA）来测试。通过测量VSWR（参见图5和图6中的示例），无线设计者知道匹配网络和天线升压器的性能如何。通常，在操作的频带上，小于三的VSWR结果是优选的。紧凑型VNA可在市场上用于测试VSWR，如Rohde&Schwarz提供的VSWR。       一旦VSWR达到指定目标，就必须对总效率进行测试，该测试是在消声室内使用设备进行的（图7）。总效率是辐射到空间的功率（Prad）与射频模块的可用功率（Pavs）之间的比率——（图4）。        尽管VSWR测量可以很好地了解天线系统的性能，但总效率将决定模块有多少功率辐射到太空中，以及匹配网络的附近组件、材料和组件有多少损耗。因此，总效率是确保设备在市场上具有竞争力的相关指标。此外，当测量总效率时，采用完整的设备部件（包括天线升压器、匹配网络以及电池、显示器、外壳等的PCB）提供关于TRP（总辐射功率）的信息，TRP用于许多无线设备认证（等式1），如PTCRB认证。TRP与总效率相关，如等式（1）所示： TRP（dBm）=Pout（dBm）+10·log（总效率）  Ps.其中Pout是来自射频模块的标称输出功率。      例如，假设我们有一个标称输出功率为23 dBm的射频模块，为了证明产品，TRP应高于18 dBm，这意味着总效率必须高于31.6%。这表明，总效率是一个至关重要的参数。从这个意义上说，Virtual Antenna?可以很容易地控制如何在产品认证中优化总效率，因为如果需要进行任何调整，可以通过调整匹配网络来解决。在这种情况下调整天线设计将使项目面临风险，因为新设计需要数周的工作，这在现阶段至关重要。相反，Virtual Antenna?具有简单调整匹配网络的灵活性，这更快速、更容易，最终，这是一个高效的过程，非常方便无线设计工程师开发物联网设备。 结论       Virtual Antenna?使无线设计师能够轻松地将微小的天线组件嵌入物联网设备中。这种微小的天线部件被称为天线升压器，大约100 mm3，比传统的定制天线小十倍。除了非常小之外，只需设计匹配网络，天线升压器就可以在0.698 GHz–6 GHz范围内的任何波段工作。       一个简单的设计过程包括三个步骤，可以将天线增强器嵌入物联网设备：天线增强器的放置、匹配网络的设计以及使用嵌入式天线增强器测试整个设备。       天线布局是一个重要的决定，需要在设备设计的一开始就进行，以优化性能。嵌入式天线的性能应与设备一起考虑，而不是仅考虑天线；行为最终由天线和设备共同决定。       匹配网络的设计很容易用微波电路模拟器系统化，这使得设计流程与放大器的匹配网络相同。这有助于无线工程师将天线嵌入物联网设备，因为它不需要天线专业知识，而是需要电路设计技能。这种设计流程非常灵活，因为如果设备上的任何机械变化影响天线性能，则不需要重新设计天线，而只需要调谐匹配网络。这是一个更快、更容易、更便宜的设计流程。      最后，天线增强器是现成的可供使用的组件，作为SMD组件与典型的取放安装机兼容。
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