Nesnelerin İnterneti (IoT) son zamanlarda neredeyse herkesin hayatını ve işini etkiledi. Bazıları için IoT ile etkileşim, yeme veya egzersiz alışkanlıklarını takip etmek için akıllı saat kullanmak kadar basit. Ayrıca enerji tasarrufu sağlamak ve faturaları kontrol altında tutmak için kamu hizmeti şirketinin akıllı sayacından da yararlanabilirler. Bu etkileşimler, IoT uygulamalarında kablosuz ve anten seçiminin öneminin altını çiziyor.

Diğer uçta ise evdeki dijital asistan aracılığıyla kontrol edilen ve yönetilen cihazlar, aydınlatma, ısıtma, kapı kilitleri ve güvenlik ile güneş panelleri de dahil olmak üzere her şeyin birbirine bağlanması mümkün hale geldi.

Ev ortamlarının dışında, endüstriyel ve ticari kullanım durumları genellikle daha çeşitlidir. Bunlar verimliliği artırmak ve karbon ayak izini azaltmak için bina sistemlerini otomatikleştirmeyi amaçlamaktadır. Ayrıca süreç kontrolünü, iş planlamasını, varlık yönetimini, ekipman bakımını ve daha fazlasını geliştirmek için büyük miktarda veri toplamayı da içerirler. Bu veriler, enerji ve atık yönetiminin ve hatta yeni ürün kavramsallaştırmasının ve tasarımının iyileştirilmesine yardımcı olur.

En Son Kablosuz Protokoller

Kablosuz teknolojiler, IoT cihazlarını bağlamak için çeşitli doğal güçler sunar. Esneklik, cihazların fiziksel kablolamayla sınırlandırılmadan çeşitli konumlara konuşlandırılmasını sağlayan önemli bir avantaj olarak öne çıkıyor. Evde, ofiste veya fabrikada yeni kabloların takılması işleri aksatabilir. Kablosuz ve anten seçimi, özellikle büyük ölçekli IoT dağıtımları için genellikle uygun maliyetlidir ve kolay, ucuz ölçeklenebilirliğe olanak tanır.

Giyilebilir cihazlar ve varlık takibi gibi uygulamalarda güçlü bir etkinleştirme faktörü sunan mobilite de bir başka avantajdır. Ayrıca pille çalışan IoT cihazlarda kablosuz teknolojilerin güç verimliliği önemli olabilir.

Kablosuz Seçimleri

IoT uygulamalarında yaygın olarak kullanılan standartlaştırılmış kablosuz teknolojiler arasında, birkaç santimetrelik mesafelerde kısa süreli veri alışverişi için ideal olan NFC bulunmaktadır. Bir NFC okuyucu cihazı tarafından yayılan RF alanında bulunan enerji, istenildiği gibi hafızaya alınmış verileri almak ve iletmek için alıcı devresine güç sağlamak için yeterli olabilir.

Bluetooth bağlantısı mobilite sunar ve belirli bir uygulamanın gereksinimlerini karşılamak için veri hızını, aralığını ve güç tüketimini tasarlama esnekliği sağlar. Noktadan noktaya ve ağ bağlantılarına olanak tanır ve en son sürümler aynı zamanda yön bulma ve konum algılamayı da destekler. Başlangıçtan itibaren örgü ağ oluşturma için tasarlanan Zigbee, benzer özelliklere sahiptir.

Kullanıcılar daha uzun menzile, daha yüksek veri hızlarına veya daha büyük bağlantı kapasitelerine ihtiyaç duyulan durumlarda Wi-Fi'yi tercih edebilir. Teorik maksimum veri hızı 6 Gbps olan Wi-Fi 9.6'ya kadar birçok Wi-Fi nesli hizmette kalıyor. Wi-Fi 6 ayrıca, ağa bağlanmak için paraziti ve bekleme sürelerini azaltan esnek kanal tahsisi ve teknikleri de içerir. Ayrıca ışın oluşturma özelliği, veri aktarım verimliliğini artırabilir ve WPA3 güvenliğini geliştirebilir.

In IoT uygulamaları Daha uzun menzile ve daha fazla hareket kabiliyetine ihtiyaç duyan seçenekler şunları içerir: hücresel ve düşük güç LoRa ve Sigfox gibi geniş alan ağı (LPWAN) teknolojileri. Eski ağlar kapandıkça eski 2.5G ve 3G veri bağlantıları yerini LTE-M ve NB-IoT gibi en yeni LTE ve 5G ağlarını kullanan standartlara bırakıyor. Bunlar, genellikle küçük miktarlarda veri içeren sık alışverişi gerektiren IoT uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılamak üzere optimize edilmiştir.

Varlık izleyicileri gibi cihazlar, navigasyon uydu takımyıldızlarına (genel olarak küresel navigasyon uydu sistemleri veya GNSS olarak adlandırılır) güvenebilir. Örnekler arasında GPS, Galileo, GLONASS ve BeiDou yer alır. Çoklu uydu alıcıları, konum verilerinin daha sağlam ve sağlam bir şekilde kullanılabilirliğinden yararlanabilir.

Bazı alıcılar, uydu operatörleri tarafından sağlanan özel yüksek doğruluklu hizmetlere erişim sunabilir. Bir izleyici, yerleşik GNSS alt sistemini kullanarak konumu hesaplayabilir ve bu bilgiyi LPWAN veya hücresel gibi kablosuz bir bağlantı üzerinden ana bilgisayarın IoT uygulamasıyla paylaşabilir.

Kablosuz ve Anten Seçimi

Esasen, bir anten RF taşıyıcı frekansındaki rezonanstan yararlanarak sinyalleri elektromanyetik ve elektriksel alanlar arasında aktarır. Bu, antenin etkin uzunluğunun, taşıyıcı sinyalin dalga boyunun belirli bir kısmı olmasını gerektirir.

Bu nedenle, kablosuz ve anten seçimi dikkate alınırken boyut önemlidir. Boyut doğrudan antenin çalıştığı frekans bandıyla ilgilidir. Bu, seçilen kablosuz teknolojiye ve ilgili çalışma frekansına bağlıdır.

Ayrıca anten paketlemesi bileşen seçimini etkileyen kritik bir konudur. IoT cihazları sıkı boyut sınırlamalarına tabi olabilir. Bu, yüksek performans sunarken antenlerin küçük olmasını gerektirir. Özellikle zorlu koşullara maruz kalabilecek ve uzun süre hizmette kalması beklenen uzak sensörler ve akıllı sayaçlar gibi öğelerde genellikle sızdırmazlık gerekir.

Belirli frekans bantları ve IoT uygulamalarında sıklıkla kullanılan kablosuz teknolojiler için optimize edilmiş PCB montajlı, dahili ve harici anten seçenekleri sunan bir portföy, tasarımcıların uygulamaları için en iyi türü seçmelerine yardımcı olabilir. Bu tür portföyler, farklı tip ve boyutlarda, lehimli veya koaksiyel bağlantılar gibi seçenekler ve NFC ve GNSS antenleri gibi belirli teknolojiler için optimize edilmiş parçalar sunar.

NFC Antenleri

NFC uygulamaları için kablosuz ve anten seçimini çeşitli faktörler etkiler. NFC 13.56MHz'de çalışır, bu nedenle optimum iletişimi sağlamak için antenin bu belirli frekansta rezonansa girecek şekilde tasarlanması gerekir. Tel sargılı antenler ve döngü antenleri yaygın olarak kullanıma hazır bileşenler olarak mevcuttur.

Etkin anten uzunluğu çalışma frekansıyla ilişkili olsa da, NFC antenleri aynı zamanda IoT cihazının gömülü mikro denetleyicisine, belleğine ve güvenlik IC'sini içerebilecek ek donanıma güç vermek için okuma cihazları tarafından yayılan RF alanından enerji toplamada da rol oynar. Okuyucunun talep ettiği verileri toplamak ve iletmek.

Nihai seçim, cihazın form faktörü ve istenen okuma aralığı gibi değişkenlere bağlı olabilir. Tipik olarak, daha küçük antenler kompakttır ancak daha kısa okuma aralıkları sunarken, daha büyük antenler daha uzun okuma aralıkları sağlar. Cihaz veya uygulama içindeki mevcut alan anten boyutunu belirleyecektir.

Genel olarak, bazı NFC antenleri yön konusunda diğerlerine göre daha hassas olabilir; bu da, belirli bir modeli seçerken ve cihazdaki en uygun konumunu belirlerken ekstra dikkat gerektirebilir. Devre kartına entegre edilebilir veya muhafazaya yapıştırılabilir.

Metal nesneler, elektriksel girişim ve diğer çevresel faktörler anten performansını etkileyebilir. Koruma veya uygun yerleştirme gerekli olabilir. Güç aktarımını en üst düzeye çıkarmak ve sinyal kaybını en aza indirmek için NFC çipi/modülü ile anten arasında uygun empedans eşleşmesi önemlidir.

Yaygın Kullanılan Teknolojilere Yönelik Antenler

2.4 GHz'de çalışan Bluetooth ve Wi-Fi gibi kablosuz teknolojilerin yanı sıra hücresel ve LPWAN teknolojileri için geniş bir PCB montajlı, dahili ve harici anten seçeneği mevcuttur. Seçim, cihazın form faktörü, boyut kısıtlamaları ve istenen iletişim aralığı gibi faktörlere bağlıdır.

Endüstriyel, bilimsel ve tıbbi uygulamalara (ISM bantları olarak bilinir) yönelik 2 GHz frekans bantlarında Bluetooth ve Wi-Fi 3/4/2.4 uygulamaları için çip boyutunda antenler mevcuttur.

Harici antenler tek kutuplu veya çift kutuplu tasarımda olma eğilimindedir. Tek kutuplu tip, radyo dalgalarını yansıtmak ve radyasyon modelini şekillendirmeye yardımcı olmak için bir yer düzlemi gerektiren tek bir telden oluşur. Desen çok yönlüdür.

Dipol tipi bir boşlukla ayrılmış iki iletken elemana sahiptir. Bunlar genellikle yarım dalga boylu antenlerdir ve genellikle tek kutuplu antenlerden daha uzundur, ancak kazanç tipik olarak daha fazladır ve radyasyon modeli çift yönlüdür. Antenin kazancı cihazın menzilini ve kapsama alanını doğrudan etkiler. Daha yüksek kazançlı antenler daha uzun bir iletişim aralığı sağlayabilir.

Birçoğu, arabalar, kamyonetler veya inşaat araçları gibi hareketli varlıklara monte edilen izleyiciler gibi küçük cihazlar için hücresel bağlantıyı tercih ediyor. Bu uygulamalarda, daha az rahatsız edici kuruluma izin vermek veya hassas parçaları zarar görmekten uzak tutmak için dahili bir anten uygun olabilir. Öte yandan, verileri birden fazla IoT uç noktasından hücresel bir bağlantı yoluyla buluta yönlendirmek için tasarlanmış ağ geçidi gibi bir cihaza daha büyük bir harici anten uygun olabilir.

GNSS Antenleri

GNSS antenleri, seramik yama antenleri gibi çeşitli tarzlarda mevcuttur. Tip olarak uydu sinyallerine yüksek hassasiyet sağlayan dairesel polarizasyona sahiptirler. Tasarımcılar, uydu konumlarına sahip varlık izleme cihazları gibi ekipmanlar tasarlarken, seçilen antenin ilgili takımyıldızları desteklediğinden emin olmalıdır.

Sonuç

Boyut ve paketleme, IoT uygulaması için anten seçerken dikkate alınması gereken kritik konulardır. Büyük harici antenler en uygun RF performansını sunma eğilimindedir. Öte yandan, çevresel zorluklara dayanmak ve daha kolay kullanım ve taşınabilirlik sağlamak için dahili montaj sıklıkla tercih edilirken, yüzeye monte antenler boyut kısıtlamalarının aşırı olduğu durumlarda bir çözüm sunabilir. Seçim, elektriksel ve fiziksel özelliklerin en iyi kombinasyonunu bulma arayışında tasarımcının dostudur.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.iotforall.com/antenna-design-priorities-in-iot-applications