物联网天线如何影响智能家居发展

智能家居解决方案正逐步融入几乎所有家用电子设备。智能扬声器、智能照明、智能恒温器和集线器是智能家居的早期产品，而如今，我们看到所有主要电器都出现了智能家居版本——污水泵、车库门、电动汽车充电器、配电板、断路器，甚至还有更多互联娱乐系统。

所有这些设备都有一个共同点。它们需要与集线器、云服务或现场设备建立某种形式的通信渠道，从而进行配置、初始安装和控制编程。虽然智能家居集线器、网关、家庭互联网路由器和调制解调器通常需要或受益于有线以太网，但大多数智能家居设备都使用无线通信协议，以避免业主或安装人员布置全屋有线网络。因此，大多数智能家居设备都会使用需要物联网天线的无线通信服务。

本文将讨论这些物联网天线如何影响智能家居的发展，并介绍一些新的通信解决方案。

物联网无线协议

智能家居物联网天线可采用多种不同的外形尺寸，并支持多种协议。常见的智能家居无线协议有：Wi-Fi、蓝牙、低功耗蓝牙、Zigbee、近场通信（NFC），以及越来越多的蜂窝连接，如4G LTE或5G。特定供应商还使用多种专有无线协议，但大多数现有的智能家居无线设备都符合通用无线标准，并通过行业联盟标准（如Matter）实现互操作。

虽然Wi-Fi标准不断更新以支持更高效的低带宽应用，但蓝牙和Zigbee主要用于供应网络、吞吐量相对较低的网络、网状网络和间歇性无线通信。Wi-Fi主要用于高带宽需求的场景，例如安全摄像头的视频流传输、网关连接、个人电子设备、家电或无需网关的独立设备。

NFC和RFID通常用于无线配对或预配，但需要与支持NFC/RFID的设备保持极近距离（几厘米）才能实现通信。虽然蜂窝网络多用于移动设备，但部分智能家居设备和远程安防系统同样也可以采用蜂窝连接。

随着自主移动机器人（AMR）等机器人系统在家庭中的普及，蜂窝连接的应用也将越来越广泛。早期的自主移动机器人包括扫地机器人、自动割草机，未来还可能出现人形机器人。此外，GNSS/GPS技术也常用于移动智能家居设备的定位追踪和路径规划。

物联网天线注意事项

物联网天线有多种规格，可满足各种无线协议的要求，它们能够将智能家居设备发出的定向传输信号有效地转换为电磁波，并通过空气介质传输到其他智能家居设备。

要将智能家居设备传输的电信号转换为电磁波，并通过空气介质传输到其他设备，需要符合无线通信协议要求的天线。为了满足不同的需求，每种无线协议都有其专用的物联网天线类型（图2）。此外，还有多频段、多协议和多功能的物联网天线，能够支持在多种常见的无线标准或频段下运行。

物联网天线有多种规格，以适应智能家居设备应用、所使用的无线协议以及外壳设计。对于大多数现代智能家居设备而言，天线都隐藏在设备外壳内，以方便使用，并确保天线在安装或处理过程中不会损坏。内置天线可以是集成在设备印刷电路板（PCB）上的嵌入式天线，也可以是通孔或表面贴装在设备电路板上的片上天线和模块天线。

智能家居应用中仍在使用外置天线，因为将天线置于外部，可以拥有更大的设计自由度，包括更宽松的尺寸和外形限制。因此，外置物联网天线的设计通常能够实现比内置天线更高的性能、更低的成本，从而支持更稳定的无线通信、更高的数据传输速率以及更远的传输距离。这就是为什么许多无线安全摄像机采用外置天线，而智能照明设备使用嵌入式或片上天线的原因。对于这些应用，设备的性能需求和外形尺寸对设计提出了不同的限制，从而影响了天线的选择。对于体积非常紧凑的设备，片上天线、模块天线或嵌入式天线通常是可行的解决方案。

需要注意的是，为了确保天线能够高效地收发信号，必须尽量减少发射天线和接收天线之间的障碍物。这包括设备外壳或结构设计上的限制，因此天线通常需要放置在电路板和布线之外。在空间受限的应用中，分立式天线通常很难在不造成同址干扰或不必要信号耦合的情况下实现这一点，而片上、模块和嵌入式天线设计则能很好地解决这一问题。

在具有多种无线协议和性能要求的应用中，不允许使用单一的多协议天线，因此需要在设计中整合多个天线。由于多个天线距离过近会导致同址干扰问题，因此在选择和放置天线时要特别仔细。通过适当的电路或支持多种协议的无线协议模块，可以让同一根天线支持两种或多种无线协议。然而，为了确保多协议天线的配对符合认证要求和区域频谱法规，通常需要仔细选择和评估很多参数。

Amphenol RF家居自动化解决方案

对于需要为多种无线协议下运行的物联网设备选择合适天线的设计人员，Amphenol RF提供了全面的物联网天线解决方案，涵盖各种配置和频率。家居自动化的发展需要高效的无线通信，Amphenol RF凭借其丰富的天线产品组合，包括嵌入式、内置和外置天线，为各种智能家居应用提供了高效和卓越的性能。这些天线解决方案易于实施，支持蜂窝、Wi-Fi、GNSS、蓝牙、低功耗蓝牙、LoRa、WLAN和NFC等多种选项。如此广泛的射频互连组件能够满足特定设计需求，从而推动智能家居的未来发展。

结语

为了保持竞争力，家用电子产品制造商不得不在产品中集成智能家居功能。这一趋势的兴起推动了对多样化、高性能物联网天线的需求，以满足智能家居应用的各种要求。由于需要考虑不同的无线通信协议和多种设计因素，使得满足这些需求变得更加困难。

然而，Amphenol RF的物联网天线解决方案组合通过为您的应用量身定制天线，帮助设计人员缩短物联网设计周期。无论是蜂窝网络、Wi-Fi、GPS还是RFID系统，这些物联网天线都能确保可靠、高性能的连接，适用于嵌入式、内置和外置天线的各种连接器选项和天线配置。通过精心设计和选择合适的技术，智能家居将实现更高程度的自动化，让我们的生活更加智能化和互联化。