多无线电和多协议解决方案的组合可以容纳两个或多个同时在相同或不同频谱上运行不同多协议的无线电。如今，市场正在推动在一个称为网关的盒子中设计具有多种RF协议的产品。无线连接带来了许多不同的好处，提供了更好的用户体验，并且不同的协议提供了互补的优势。每个物联网设备都可以通过不同的协议与互联网通信，无论是Zigbee、蓝牙、Z-Wave或Sub-1ghz，还是某些专有协议。多协议（无线）网关在物联网基础设施中发挥着至关重要的作用，因为它们从传感器领域收集数据并通过Wi-Fi、蜂窝或其他有线和无线网络将其推送到互联网。多无线电和多协议解决方案的组合可以容纳两个或多个同时在相同或不同频谱上运行不同多协议的无线电。这种方法通过利用不同的协议提供更高效和可靠的数据流。因此，最终用户可以充分利用这一点，因为他们能够通过单个单元连接在不同无线电频段和协议上运行的多个设备。设计多协议紧凑型RF硬件的主要挑战多协议硬件的出现是为了应对最近许多不同通信协议的激增。因此，OEM在设计多无线电硬件时面临一些关键挑战：多无线电硬件在天线选择、布局、仿真、内存估计、外壳设计、材料和现场测试方面需要大量时间来控制精确阻抗以减少干扰、回波损耗、共存在同一位置的无线电之间，因此它可以符合FCC和CE等监管机构如果有两个或多个无线电同时运行并共享相同的频谱，则将存在共存，这会导致相互干扰以测量多个-无线电硬件。通信延迟、范围、效率和可靠性等性能参数经常并存影响设备的性能，导致数据包丢失或数据损坏、音频中的爆音和爆音、工作范围和覆盖范围缩小由于不同的标准适用性，符合当存在多无线电硬件时，针对不同地理区域的法规也将是一个挑战。为多无线电硬件开发固件时需要考虑的事项如今的物联网应用变得越来越复杂，需要更多的内存容量。让我们了解内存和固件对硬件工程解决方案带来的挑战：开发用户友好且灵活的嵌入式应用程序需要复杂的状态机、强大的功耗优化、内存密度和CPU性能。RFSoC或模块需要更多的闪存和RAM为获得最佳性能而优化提供无线(OTA)固件更新功能需要足够的闪存来存储引导加载程序和两倍大小的应用程序固件以保留旧固件同时缓冲新固件，使在当今蓬勃发展的物联网市场中具有竞争力的产品实时管理具有各种网络架构的多个无线电，而不会损失性能闪存可以在没有电源的情况下保留用户配置和安全密钥内容多年，因为闪存中的信息可以被读写数千次在产品的整个生命周期内。在这种情况下，利用RAM信息可以快速写入读取，这使得处理器能够以如此高的速度工作并实现边缘处理。基于上述挑战，让我们举一个复杂的可穿戴/传感器/自动化应用的小例子，可能需要射频模块提供的128kBRAM和512kB闪存。一个相对简单的信标应用程序可能只需要24kBram和192KbFlash。为了解决上述多无线电硬件、内存和固件挑战，让我们来看看如何利用OEM硬件专业知识来应对这些挑战，帮助提高产品的整体性能。标准方法从了解所有RF要求和其他外围设备开始，列出所有RF接口协议频率，然后执行模块或SoC选择、相关天线选择、识别外壳材料、模块放置和天线等任务。PCB设计初期会进行2Dfloorplanning，有助于详细了解所有RF模块的实际位置和参数：模块或SoC选择：选择标准包括RF协议、调制技术、制造商、基于驱动程序的MCU代码可用性/处理器要求、RAM、闪存、操作系统、监管批准、最大Tx输出功率、接收器灵敏度、电源和数据速率以提供显着性能内存预算：对于任何RF模块，内存预算都是非常重要的其定义或计算完全基于RF堆栈大小、支持的设备数量和应用程序业务逻辑。在最终确定模块/SoC天线选择和放置之前，应很好地计算和指定内存相关要求：天线选择是多无线电硬件中最重要的因素，因为选择取决于频率范围、极化、辐射模式、增益、馈电点阻抗、驻波比率和功率处理能力用例，例如范围覆盖和空间。例如贴片天线vsPCB走线天线vs外置天线为了减少两个同频模块之间的共存和干扰，天线的放置起着至关重要的作用。在这种情况下，天线应相互垂直放置。我们正在努力按照法规要求在两个无线电之间进行适当的隔离，两个天线之间的隔离度应等于或大于30dB。有时，由于空间限制，这种隔离是不可能的，在此框架内，需要考虑所有RF天线的干扰和辐射模式。我们还需要根据应用需求和性能来研究射频模块或SoC的发射功率。RF仿真：仿真是在产品开发的早期阶段预测无线电问题的有效策略。仿真软件有多种，如HFSS、CST、ADS等，应根据问题类型合理使用。外壳设计和材料：为获得最佳效果，请尝试使用能够平衡环境、可靠性和RF性能需求的材料来最终确定塑料外壳。有时，COTS外壳可能会因为已经预定义的尺寸和结构而导致放置挑战，而在定制设计中，我们可以灵活地进行PCB放置，并且可以获得更好的隔离和天线放置选项。外壳材料的介电常数/介电常数的选择对射频性能起着至关重要的作用。在2.4GHz的频率下，好的塑料材质有PC、ABS、PC+ABS、PVC等。有时我们还需要为户外和工业应用选择金属外壳，在这种情况下，外置天线的选择将是关键。设计验证测试：射频接口的设计验证非常重要。需要定义一套验证测试用例，例如天线匹配阻抗和回波损耗、射频输出功率测量、接收灵敏度、室内外距离测试、大流量场景下的最差射频环境，并使用分析仪进行监控。
