Virtual Antenna?技術(shù)改變物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的研發(fā)與制造

設(shè)備制造商不再需要成為天線專家，或需要巨額預(yù)算來應(yīng)對蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)市場。

Ignion使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商的工作變得更加輕松。其開創(chuàng)性的Virtual Antenna?系統(tǒng)將天線產(chǎn)品的開發(fā)時間從數(shù)月縮短到數(shù)周，同時仍能確保其滿足運營商的要求，特別是在多頻段射頻設(shè)備的天線處理上。

您如何在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中設(shè)計和嵌入適合的多頻段天線，而不會導(dǎo)致研發(fā)成本失控？

如果天線和射頻（RF）工程師沒有采取合適的方法，使用傳統(tǒng)方法始終存在風(fēng)險，同時設(shè)計周期也會陷入困境并被延長。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商最終會耗費比計劃更多的資金，而且會喪失將產(chǎn)品快速推向市場的先機。

作為一家尖端的芯片式天線技術(shù)公司，Ignion非常清楚在商業(yè)應(yīng)用中存在的挑戰(zhàn)。更好的是，它推出了一種顛覆性的解決方案：Virtual Antenna?技術(shù)。該技術(shù)之所以被業(yè)界冠以顛覆性描述，是因為它可以將曾經(jīng)費時、費力和費錢的天線設(shè)計縮減至零費用和工作日24小時以內(nèi)，而且即使沒有豐富射頻和天線經(jīng)驗的工程師也可以完成；同時，所有這些設(shè)計需求還可以通過在Ignion網(wǎng)站上的Fast Track設(shè)計服務(wù)來完成。

“我們公司與Ignion合作,采用Virtual Antenna?技術(shù)的主要原因是:該技術(shù)有助于我們?nèi)ソ鉀Q設(shè)備當(dāng)中的多頻段技術(shù)問題，因為我們已經(jīng)開始使用多頻段設(shè)備。”Landis+Gyr的無線通信設(shè)備架構(gòu)師Justin Matthews說，“如果您一直專注于單頻段天線設(shè)計，那么設(shè)計有多種獨立性能要求的多頻段天線將是一項棘手的工作。”Justin是智能表計和無線mesh通信方面的專家。

Ignion的首席執(zhí)行官Jaap Groot表示：“您可以通過縮短產(chǎn)品開發(fā)時間，來大幅度提高利潤。”而且Jaap Groot稱Virtual Antenna?技術(shù)是“革命性的”。Groot曾是專注于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的SigFox和Semtech公司的高管，以及多家科技初創(chuàng)企業(yè)的聯(lián)合創(chuàng)始人。

他并不是業(yè)界唯一發(fā)表此類看法的人士。Ignion已售出的芯片式天線已超過了2500萬顆。此外，包括Cavli Wireless、Nordic Semiconductor、Sequans和Sierra Wireless等在內(nèi)的眾多射頻類公司都在其參考芯片設(shè)計中使用了Ignion公司的產(chǎn)品跟技術(shù)。這種全新、簡化的方法，將給嵌入式天線設(shè)備帶來里程碑式的變化。

在更短的時間內(nèi)產(chǎn)生銷售收入

無論物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的工作頻段和采用的無線連接協(xié)議是什么，Virtual Antenna?技術(shù)都可以為每種類型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備加快設(shè)計周期。同樣重要的是，Virtual Antenna?系統(tǒng)會讓用戶感到放心，其最終產(chǎn)品可以滿足運營商的性能要求，而且寶貴的電池電量不會僅僅為了彌補天線的不足而被消耗掉。

天線設(shè)計曾經(jīng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中最為耗費時日的工作之一，而且還需要具有豐富射頻和天線經(jīng)驗的工程師花費大量精力和支付NRE才能完成。今天，利用Virtual Antenna?技術(shù)，天線設(shè)計縮減至零費用和工作日24小時內(nèi)完成；同時，所有這些設(shè)計需求既可以通過聯(lián)絡(luò)Ignion在中國的工程團隊，也可以通過在Ignion網(wǎng)站上的Fast Track設(shè)計服務(wù)來完成。

消除設(shè)計階段的風(fēng)險。

無論是傳感器、追蹤器還是可穿戴設(shè)備，快速、簡單和低成本的設(shè)計過程是難以實現(xiàn)的，尤其是當(dāng)設(shè)備需要在多頻段環(huán)境中工作時更是如此。但Virtual Antenna?并不像普通的天線一樣工作。遠非如此。

Ignion的領(lǐng)先研究團隊在重新解釋物理定律以縮小天線尺寸方面有著悠久而成功的歷史和經(jīng)驗，即使他們需要適應(yīng)波長差異巨大的不同頻率。

Ignion公司專為物聯(lián)網(wǎng)市場打造的Virtual Antenna?技術(shù)延續(xù)了這一傳統(tǒng)。

Virtual Antenna?系統(tǒng)的核心是Ignion獨特設(shè)計的天線芯片，其尺寸可低至僅相當(dāng)于一塊5毫米x5毫米x5毫米的方糖。當(dāng)與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的“接地層”（Ground Plane）協(xié)同工作時，Ignion的天線單元（Booster）將提供要求的輻射作用。當(dāng)Ignion的微型芯片尺寸比其他定制的、且更昂貴的競爭產(chǎn)品小十倍時，這是一項了不起的成就。

這些技術(shù)進步在很多實際的應(yīng)用場景和成功案例中得到了驗證。一方面，雖然天線單元（Booster）尺寸非常小，但仍然能夠支持從600MHz到10GHz的多個頻段，因此它無需定制以適應(yīng)不同的外形和設(shè)計。同一芯片式天線元件可用于多個物聯(lián)網(wǎng)項目，從而簡化采購物流，提高了規(guī)模經(jīng)濟。

而且也無需從頭開始設(shè)計設(shè)備來適應(yīng)不同地理區(qū)域要求的不同頻段。就用相同的芯片式天線元件，只需稍加調(diào)整以“匹配”不同地區(qū)對網(wǎng)絡(luò)的需求，就可使同一設(shè)備在全球范圍內(nèi)皆可使用。

另一個好處是：在生產(chǎn)階段既不需要特殊的工具，也不需要定制昂貴的天線模具。由于天線booster被封裝成一個標(biāo)準(zhǔn)的、現(xiàn)成可用的元件，因此可以在裝配線上使用傳統(tǒng)的表面貼裝（SMT）工藝來完成加工；使用機器在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的印制電路板（PCB）上放置和焊接所有必要的元件，其中包括Ignion的天線booster，這樣就不需要人工干預(yù)，從而將人為錯誤排除在外。

Virtual Antenna?技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商開啟了加速增長和縮短實現(xiàn)營業(yè)收入時間的大門。

消除設(shè)計周期風(fēng)險

Virtual Antenna?技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更快、更具可預(yù)測性的設(shè)計周期的原因之一是：它使天線工程師不再需要反復(fù)摸索那些需要靠經(jīng)驗去做的設(shè)計與驗證。

只需通過遵循三個易于使用的步驟，就可以確保成功實施Virtual Antenna?技術(shù)。即使是幾乎沒有天線集成經(jīng)驗的電子工程師，現(xiàn)在也可以成為微調(diào)不同網(wǎng)絡(luò)和頻段輻射性能的首選人員。Virtual Antenna?技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)游戲規(guī)則的改變者。

Ignion聯(lián)合創(chuàng)始人兼創(chuàng)新副總裁Carles Puente博士說：“射頻和天線工程不再復(fù)雜。突然之間，設(shè)計天線變得像設(shè)計電子線路一樣平常。電子工程師無需成為天線專家即可嵌入一款天線。”

第一步是為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備電路板上的天線booster選擇最佳位置。Ignion會在此階段提供建議，并輔以可視化的建模。在選擇和放置任何其他元件之前，先選擇和放置在PCB上的天線元件，這是加速設(shè)計過程的關(guān)鍵。

第二步是調(diào)整無源電子元件，以創(chuàng)建一個“匹配電子電路”或“匹配網(wǎng)絡(luò)”。這種匹配確保了各種網(wǎng)絡(luò)的能源效率，而與無線協(xié)議或頻段無關(guān)。同樣，Ignion提供了所有必要的指導(dǎo)，使這個設(shè)計過程變得簡單和易于遵循。

最后一步是將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)分析儀來進行檢驗，以確保它符合所有需要的性能要求。根據(jù)結(jié)果，可能需要對匹配電路進行進一步的調(diào)整，但不需要任何可能會困擾電子工程師的東西。

將一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備推向市場，而不會出現(xiàn)Puente所說的“令人討厭的意外”，天線和射頻從未像現(xiàn)在這樣如此簡單。“設(shè)計過程從一開始就是可預(yù)測的?！彼f。目前，Ignion已經(jīng)將上述三個步驟進一步簡化到其網(wǎng)站上的Fast Track線上服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程師可以在24小時內(nèi)免費得到一款天線設(shè)計。

與過去為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備定制開發(fā)天線和復(fù)雜的測試和安裝方法相比，Virtual Antenna?位于現(xiàn)成的、更易于使用類方法的“神奇象限”內(nèi)（參見相鄰象限圖）。

覆蓋所有的無線協(xié)議

Virtual Antenna?技術(shù)為面向多樣化市場的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商提供了一種令其放心的解決方案。它可以針對蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（NB-IoT和LTE-M，以及2G一直到5G）和一系列非蜂窩無線協(xié)議進行調(diào)整。

這些非蜂窩通信協(xié)議包括藍牙、LoRa、Sigfox、Wi-Fi、WiSUN和Zigbee等。Virtual Antenna?無線協(xié)議組合也可以覆蓋全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）形式出現(xiàn)的衛(wèi)星信號接收。

加速增長

對于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商來說，當(dāng)您將兩個射頻器件放入一個產(chǎn)品時，天線的復(fù)雜性并不是簡單地翻了一倍。其復(fù)雜性將增加一個數(shù)量級，而這就是Ignion可以發(fā)揮作用的地方了。

Virtual Antenna?是一項業(yè)界可以廣泛使用的技術(shù)突破，因為它可以為用戶消除這種復(fù)雜性。Ignion的創(chuàng)新技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商提供了前所未有的開發(fā)周期，使其盡可能快地將多頻段產(chǎn)品推向市場。

Fast Track工具

Ignion另一個功能強大的工具是其獨特的無線設(shè)計Fast Track線上工具。Fast Track無線設(shè)計服務(wù)是專為那些可能不確定如何開始使用Virtual Antenna?技術(shù)的公司而設(shè)計的，該工具可以將天線單元（booster）虛擬地放置在客戶的PCB上。

然后，Ignion為所需的頻段設(shè)計第一版匹配電子電路方案，所有這些都針對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的特定電路板進行了優(yōu)化。通過這種方式，從一開始就可以預(yù)測物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的無線性能。

使用Fast Track無線設(shè)計工具的用戶可以在24小時內(nèi)獲得反饋，目前Ignion也在其中文網(wǎng)站上為中國客戶開始了Fast Track服務(wù)，成為了射頻與天線工程領(lǐng)域內(nèi)的一個重大的創(chuàng)新。

用戶成功案例

從Landis+Gyr商業(yè)化案例中看各種優(yōu)勢……

在Landis+Gyr公司，Matthews負責(zé)北美和亞太地區(qū)無線設(shè)備的硬件架構(gòu)。這必然意味著要使用不同的通信技術(shù)和多個工作頻段，這也會造成設(shè)計周期中的復(fù)雜性，即使是一位經(jīng)驗豐富的射頻和天線工程師，他也不愿意這樣做。

目前，Landis+Gyr正在開發(fā)一款高端、小批量的通信設(shè)備，由于它通過筆記本電腦上的USB端口連接到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，因此設(shè)計必須緊湊小巧。

“Ignion解決方案無疑對我們有很大幫助，因為我們能夠更快地推出產(chǎn)品，”Matthews說，“對我們來說，極大地降低了設(shè)計復(fù)雜性，也顯著減少了驗證時間?！?/strong>

對Matthews來說，Ignion的另一個吸引力是“最小的設(shè)備差異”。Landis+Gyr計劃在多個地區(qū)推出新設(shè)備，而每個地區(qū)都有不同的工作頻段。為了解決這個問題，Landis+Gyr最初考慮在不同地區(qū)使用不同的外部天線，但這個想法并不可行。最后，Matthews選擇了Ignion的TRIO mXTEND?三頻天線booster。

“我建議使用同一個Ignion硬件的不同變體來覆蓋不同地區(qū)的所有頻段，”他解釋說，“這減少了我們建立庫存管理系統(tǒng)的工作量，因此Ignion可能是我所遇到的最先進的天線技術(shù)公司?！?/strong>

用戶成功案例

......以及ZillionSource

由思科（Cisco）支持的ZillionSource是一家領(lǐng)先的資產(chǎn)追蹤和供應(yīng)鏈管理公司。該公司為貨物和集裝箱追蹤提供企業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺和高性能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

ZillionSource的設(shè)計工程師Peter Huang表示，“增強產(chǎn)品性能和可靠性”是我們公司選擇Ignion來助力開發(fā)下一代物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主要原因。

ZillionSource和Ignion并肩合作，開發(fā)了一款GPS追蹤器原型產(chǎn)品，可以覆蓋LTE和GSM頻段。該設(shè)計基于Ignion的TRIO mXTEND?三頻天線booster構(gòu)建。

“一切都在按計劃進行，”Peter說，“高性能和專業(yè)設(shè)計是我們選擇Ignion的主要考慮因素，很高興我們做出了正確的選擇。”

Ignion加入德國電信IoT Solution Optimizer物聯(lián)網(wǎng)解決方案優(yōu)化工具戰(zhàn)略計劃

Miguel Rodriguez是歐洲物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的重要推動者。作為德國電信物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備驗證和工程高級經(jīng)理，他和他的團隊負責(zé)確保設(shè)備與集團在歐洲12個國家運營商網(wǎng)絡(luò)正常互聯(lián)互通。除了從2G一直到5G，德國電信還推出了NB-IoT和LTE-M網(wǎng)絡(luò)。

德國電信設(shè)備認證工作的核心是其物聯(lián)網(wǎng)解決方案優(yōu)化工具（IoT Solution Optimizer），該工具于2019年在巴塞羅那舉行的世界移動通信大會（Mobile World Congress）上正式推出，它是一種線上“數(shù)字孿生”建模工具，可支持設(shè)備制造商去衡量不同的設(shè)計如何影響電池壽命和覆蓋范圍。該工具還提供了一系列指導(dǎo)，幫助廠商了解如何構(gòu)建從停車傳感器到智能表計等不同類型設(shè)備，它根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)垂直應(yīng)用案例匯總和匿名化數(shù)據(jù)。這樣做的目的是將產(chǎn)品更快地推向市場，同時仍能與網(wǎng)絡(luò)保持兼容。

在2020年年中，德國電信將Ignion加入到其物聯(lián)網(wǎng)解決方案優(yōu)化工具合作伙伴名單中。Rodriguez表示，Ignion在天線方面擁有的專業(yè)知識和建模能力，讓許多使用物聯(lián)網(wǎng)解決方案優(yōu)化工具的公司大開眼界，尤其是那些以前沒有意識到天線集成對整體設(shè)備性能影響的公司。

通過在IoT Solution Optimizer物聯(lián)網(wǎng)解決方案優(yōu)化工具中對Ignion的天線進行建模，能夠看到它們在PCB上的位置是如何影響覆蓋范圍和性能的，并了解它們?nèi)绾斡绊戨姵貕勖?。Rodriguez說，這使得天線在實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用具體目標(biāo)方面所發(fā)揮的關(guān)鍵作用更加明顯。

德國電信物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備驗證和工程高級經(jīng)理Miguel Rodriguez表示：“當(dāng)我們開始與許多公司探討時，他們通常將天線視為其移動物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計中具有最低風(fēng)險的設(shè)計環(huán)節(jié)之一?！?/strong>

Virtual Antenna?技術(shù)改變了游戲規(guī)則

使Virtual Antenna?從競爭產(chǎn)品中脫穎而出的不僅僅是更大的規(guī)模經(jīng)濟和更快的上市時間，還有簡捷易用。

易用性極大地簡化了設(shè)計過程和工程師配置匹配電路，盡管這兩項創(chuàng)新本身就是游戲規(guī)則的改變者，得到了Ignion的大力支持。目前，Ignion已經(jīng)將復(fù)雜的天線設(shè)計過程進一步簡化到其英文網(wǎng)站或者中文網(wǎng)站上的Fast Track線上服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程師最快可以在24小時內(nèi)就能夠免費得到一款天線設(shè)計。

Matthews對Ignion的前端模擬、調(diào)優(yōu)和性能審核服務(wù)的印象尤為深刻。“因為他們的報告是專業(yè)的、基于模板的，所以可以在內(nèi)部傳閱，而無需自己付出任何努力或?qū)λ鼈冞M行修飾，”他說，“綜合所有因素，Ignion可能是我所遇到的最先進的天線技術(shù)公司?！?/strong>

天線選擇也被簡化了。傳統(tǒng)的方式是瀏覽在線目錄，這些目錄通常包含數(shù)千種可供選擇的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品都被預(yù)先定義為在狹窄的特定區(qū)域內(nèi)運行。另一方面，Virtual Antenna?產(chǎn)品組合由不到十種產(chǎn)品組成，覆蓋了所有的無線協(xié)議和頻段排列。耗時搜索次優(yōu)產(chǎn)品的日子可能已經(jīng)一去不復(fù)返了。

Groot將Virtual Antenna?的行業(yè)重要性比作一級方程式賽車（Formula One cars）中的輪胎。如果輪胎不合格，那么“引擎”的力量將無法充分體現(xiàn)，大家在了解連接性和創(chuàng)新應(yīng)用案例后再進行思考。

在Virtual Antenna?的驅(qū)動下，物聯(lián)網(wǎng)加速發(fā)展的時代已經(jīng)到來。