【導讀】如今，5AIoT這個概念漸火。所謂5AIoT，是“5G+AI+物聯網”的縮寫，實際上就是一種以AI為數據處理“大腦”，以5G和物聯網為數據傳輸通路的計算架構，也是支撐未來智能時代的骨架。在這樣一個架構中，種類繁多的無線通訊技術顯然扮演著重要的角色，它們將無數的網絡節點互聯在一起，而每一個無線節點的背后，都會有一個射頻（RF）系統在不知疲倦地工作著，以確保準確、可靠的數據收發。
所謂射頻技術，就是指利用電磁輻射，在無直接電氣連接的兩個電路和系統之間傳輸信息的方式。這種電磁輻射是由時變電流電壓產生的以波形式運行的電磁能，而射頻系統要做的，就是通過控制和解讀這種電磁波來實現信號的無線傳輸。
與其他的通信和信號傳輸方式相比，射頻的優勢體現在三個方面：第一是靈活性，其無需其他物理媒介“隔空”傳輸電信號的方式，幾乎可以延伸到任何想去的地方；第二是通訊速率高，電磁輻射場譜作為一種實用的轉換介質，能使射頻系統實現非常高的傳輸速率；第三是距離遠，電磁信號作為一種帶有調制技術和接收電路的電磁波，能夠長距離地傳輸信號，應用于有線通信無法企及的場景（如衛星通信）。
圖1：常見的物聯網無線通信協議
（圖源：TE）
正是因為具有上述這些優勢，射頻技術也隨著無線互連的普及進入到越來越多的應用場景中，可以說是無處不在。我們對于射頻技術的依賴也越來越強。
射頻系統設計的挑戰
不過在電子系統中，射頻系統的設計往往是極具挑戰性的一環。這樣的挑戰主要體現在兩個方面：
● 在射頻工作的高頻頻段，電信號將呈現出很多與低頻條件下截然不同的特性，想要“駕馭”它，就需要射頻工程師比一般的硬件工程師具備更寬的理論知識面，也需要更深厚的技術經驗積淀。
● 同時，電子系統中對于射頻系統的“約束”也越來越多。比如在小型化方面，能夠在日益緊湊的空間內“塞下”更多的功能，既需要射頻系統自身不斷“瘦身”，還需要其提供足夠的靈活性，以利于工程師在系統層面進行整體的空間優化。
這些挑戰轉化為對當今射頻元器件的要求，可以濃縮為一句話：讓射頻系統的設計既省地兒，又省事兒。哪顆料能實現這樣的目標，其在市場上就一定會受到開發者的青睞。
一個射頻系統主要包括天線、收發器，以及為這兩者提供射頻信號互連的電纜組件三個部分。以往很多人可能認為，收發器是射頻系統中比較復雜、技術含量極高的部分，而對有經驗的射頻工程師來說，這幾部分其實是密切相關的，在天線和射頻信號互連部分選料稍有不慎，很可能會給整個射頻系統的設計帶來麻煩。換言之，經過優化設計的天線和射頻互連方案，將有助于用戶實現“既省地兒，又省事兒”的設計目標。
這樣的解決方案，TE Connectivity（以下簡稱TE）已經為你準備好了，今天我們就從中精選幾款，為大家秀一下。
小型化多頻段的天線
在射頻系統中，天線無疑是位置極為“突前”的角色。簡單地理解，天線就是一個轉換裝置，其作用是將在電路系統中傳輸的導行波，變換成在自由空間中傳播的電磁波，或者相反。因此，天線的增益、帶寬、阻抗、方向性等特性，對于射頻系統的性能會產生至關重要的影響。
除此之外，還有幾個天線產品的發展趨勢值得關注：
● 小型化
這一點無需贅言，在移動便攜產品中這一需求會顯得尤為強烈，這就需要天線產品的設計在材料、結構和工藝等方面多動腦筋。
● 多頻段
單個天線支持多波段，一方面有利于提升無線連接的可靠性，另一方面也有利于在全球范圍內支持更多的無線標準，帶來“一料多用”的便利性。
● 共存性
由于在一個設備中可能會有多個無線協議并存的情況，因此如何能夠減少各個無線射頻系統之間的干擾，支持多協議、多系統的共存，也很重要。
圖2：TE的小型化陶瓷GNSS天線
（圖源：TE）
能夠符合上述這些設計要求，TE的小型化陶瓷GNSS天線就是一個很好的范例。該系列產品具有額定50Ω饋電點阻抗，支持3W至10W的功率，堆疊式的貼片設計實現了更小的占板面積，能夠很好地滿足空間緊湊產品的規格要求。
同時，該系列的天線產品具有1559MHz至5875MHz的頻率范圍，可以確保在復雜環境中增加連接衛星的數量，為用戶提供不間斷的無線連接體驗；而且其可以支持GPS、GLONASS、北斗和伽利略等多種衛星定位導航應用的頻段，滿足不同市場的需求。
而且，該產品優化了多個天線之間的效率和隔離，有助于達到設計要求的數據吞吐量，最終實現分米和厘米級的精度，因此可以說是需要衛星定位功能的便攜應用的不二之選。
可靠而多樣化的電纜組件
射頻信號在天線和收發器中間的傳輸，這個工作通常是由射頻連接器和電纜來完成的。在這方面，同軸連接器和電纜具有突出的性能優勢，甚至在很多人的心目中，它們就是射頻連接器和電纜的代名詞。
具體來講，這種同軸的互連架構包含有內導體和外導體，內導體用于連接信號線，而外導體不僅是信號線的地線，也起到屏蔽電磁場的作用，以減少同軸互連系統內、外部電磁波相互之間的干擾，也能夠最大程度地減少傳輸中的損耗，確保在傳輸過程中信號的完整性。
正是由于具有上述這些優勢，同軸連接器一直在不斷演化，發展出了諸多系列、不同規格的產品，特別是在連接器的小型化上也在不斷精進（如TE UMCC微型同軸連接器）。而同軸電纜由于其結構簡單、空間利用率高、易制造等特點，也廣受青睞。
圖3：TE微型同軸電纜組件
（圖源：TE）
TE憑借自己在射頻互連領域深厚的積累，推出了多種配置的微型同軸電纜組件。這些產品將TE高品質的射頻同軸連接器與電纜搭配在一起，提供了與TE UMCC微型同軸連接器不同的連接/轉換配置，電纜組件的長度也在50mm至1000mm之間有多種規格可選，便于為各種應用提供可靠的射頻連接，包括可穿戴設備、智能電表、醫療系統、機頂盒和智能家居等等。
TE微型同軸電纜組件類型
● Bulkhead RF CA至UMCC
● RP-SMA至UMCC
● SMA Bulkhead至UMCC
● TNC Bulkhead至UMCC
● UMCC至UMCC
TE的微同軸射頻電纜組件與天線產品配合使用，有助于為客戶提供性能出色，且更具有價格競爭力的端到端射頻解決方案。
不可或缺的彈簧夾
在為便攜產品設計射頻系統時，你還會用到一種比較“特別”的互連組件，它們雖然不起眼，但是作用卻不容忽視，這就是彈簧夾。
彈簧夾也被稱為屏蔽夾、接地彈簧、通用接地端子或卡箍，從名稱就可看出其在各類型小型PCB板中主要的作用就是天線饋電、低壓電氣連接或用于接地，以防止EMI噪聲以及由揚聲器、電機、擴音器等設備產生的靜電；同時也可起到固定的作用，防止任何振動對PCB的影響。因此，其在射頻及其之外的電路系統中有廣泛的應用。
圖4：彈簧夾在平板電腦PCB上的應用
（圖源：TE）
盡管先前TE已經有了很豐富的彈簧夾產品組合，不過為了滿足小型化設計的需求，特別推出超小型彈簧夾產品系列。
故名思議，TE超小型彈簧夾的主要優勢是占板面積小（僅有1.7mm2），可節省寶貴的PCB空間，并提供不同高度的配置可供選擇。其閉環端子設計可確保與PCB實現穩定連接，保持力更好，并提供1.5A的載流能力；堅固耐用的側壁設計可最大限度地減小過度壓縮。
同時，該產品特殊的防刮設計可將端子頂端鎖定在彈簧夾側壁內，有利于避免彈簧夾在組裝過程中被操作員手套鉤住，從而提高產線組裝效率。而且專門的拾取區域可支持自動組裝工藝，有助于實現可制造性設計。
圖5：TE超小型彈簧夾系列
（圖源：TE）
可以看到，這樣的超小型彈簧夾可以為無線設備的天線饋電提供具有成本效益的解決方案，且在抑制EMI和增強機械可靠性方面也很有幫助。
本文小結
天線、電纜組件、彈簧夾……這些射頻信號傳輸鏈路上的“小零件”，往往會關系到最終產品的品質，以及用戶的體驗，從這個意義上看，它們的選型就不是小問題了。
本文中列舉的三個來自TE的產品，具備優秀的性能，并在此基礎上為開發者在產品的小型化、可靠性和易用性等方面，提供了更多的價值，讓射頻系統的開發，乃至整個產品的開發都能夠從中獲益。因此，這樣具有大作用的“小零件”還是多多益善！
來源：貿澤電子
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