小型化趨勢明顯，物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備連接組件與天線組件的設(shè)計挑戰(zhàn)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）電子設(shè)備正越來越多地通過一種或多種無線技術(shù)與其他設(shè)備、其他云端相連，通常我們將這種設(shè)備稱為IoT設(shè)備。根據(jù)TE的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，預(yù)計到2025年，隨著互聯(lián)需求的加速增長，全球?qū)⒂谐^750億臺智能設(shè)備被連接起來。

將多種無線技術(shù)集成到智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中給相關(guān)的連接組件和天線組件帶來了不少挑戰(zhàn)，既有電氣性能上的新需求也有機(jī)械性能上的新標(biāo)準(zhǔn)。

物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)M2M中的天線連接

機(jī)器對機(jī)器（M2M）通信是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，這一技術(shù)不需要任何人工干預(yù)，就能實(shí)現(xiàn)機(jī)器、傳感器和硬件之間進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)直接通信。在連接組件的助力下，無線通信M2M通信更容易將物聯(lián)網(wǎng)拓展至更多的應(yīng)用。

其中天線的設(shè)計是最影響設(shè)備間互聯(lián)順暢程度的，雖然無線協(xié)議會影響到功耗、傳輸性能等因素，但本質(zhì)上天線連接組件的射頻性能才是互聯(lián)的基礎(chǔ)。發(fā)射和接收天線的射頻性能，如增益、方向性、阻抗匹配效率、輻射效率以及兩個天線之間的偏振匹配效率，這些射頻性能決定了天線的無線鏈路功率水平，也決定了IoT設(shè)備無線連接的順暢程度。

IoT設(shè)備的無線鏈路想要達(dá)到某一接收功率水平，所需要的發(fā)射功率是由天線性能決定的，同時天線連接組件還會影響到功耗。從天線連接組件開始控制功耗，再選擇合適的無線協(xié)議，能讓IoT設(shè)備在低功耗水平下維持穩(wěn)定的連接。

現(xiàn)在小型化是IoT重要的發(fā)展方向，因此天線連接組件的小型化也至關(guān)重要。像FPC式、PCB插片式以及SMT式都是目前常見的內(nèi)部天線配置模式，這些配置模式能增強(qiáng)輻射性能，有些則更注重整體尺寸的縮減，各有千秋。PCB插片式能節(jié)省很多空間但手工焊接較為繁瑣，F(xiàn)PC式更為靈活可以調(diào)整尺寸和輻射性能。

而在天線位置上，選擇具有一定長度的天線并安裝在遠(yuǎn)離PCB的設(shè)備外殼上是一種方式，另一種選擇是將天線打印在外殼的內(nèi)部或外部，可以減少來自其他組件的影響。安裝在PCB上的其他組件和連接器也需要注意小型化，這可以為天線創(chuàng)造更多的自由空間，并與其他組件有更大的物理和電氣距離，有助于提高隔離度和降低相互耦合。

模塑互連器件與LDS

早前小型設(shè)備中的天線有用3D IDS三維墨水直接成型技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)上印刷天線圖案來節(jié)省空間的做法，而現(xiàn)在基本上是用LDS來做。LDS這種先進(jìn)的技術(shù)本就是用于創(chuàng)建模塑互連器件MID，通過將高頻、機(jī)械和電氣功能集成到一個組件中，可以極大節(jié)省寶貴的空間。

將LDS激光直接成型技術(shù)與模塑互連器件進(jìn)行結(jié)合，利用激光蝕刻模制塑料零件表面，將3D設(shè)計轉(zhuǎn)移到器件上或者在器件上直接成型，以往2D有限的設(shè)計模式不再是束縛，這樣可以大大提高模塑天線載體的信號與功率完整性。

其他各類小型化的IoT設(shè)備用連接器

除了天線組件的設(shè)計改良，其他各類IoT設(shè)備中的連接器也都往小型化在發(fā)展。數(shù)據(jù)傳輸、輸入/輸出、電源和顯示等等連接器，都開始在設(shè)計早期就采用適當(dāng)?shù)恼w集成方法設(shè)計連接器，滿足空間、重量和性能上的要求。

用得最多的肯定是柔性連接器FPC和FFC，纖薄的外形和極高的靈活性，在移動IoT設(shè)備中提供小尺寸里的高密度插接。板對板的連接器平行堆疊或夾層式的設(shè)計現(xiàn)在也提供很多種高度的組合，靈活度提升很大。

其實(shí)不僅僅是微型化，有著傳輸功能的IoT連接器也在往高頻高速發(fā)展，通過改進(jìn)連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計來形成高速傳輸?shù)碾娐?，滿足高頻高速傳輸需求。在內(nèi)部空間緊密的情況下做到高速傳輸，這也是互聯(lián)設(shè)備迫切需要的。

小結(jié)

這些連接組件和天線組件升級的目標(biāo)是一致的，為IoT設(shè)備提供可靠的無縫連接。如今物聯(lián)網(wǎng)的成功發(fā)展離不開許許多多的基礎(chǔ)設(shè)施，這些連接組件無疑是其中的重要一環(huán)。