【案例分享】天线在门锁行业的调试和应用

描述

随着科技的发展,智能门锁不仅能够通过多种方式进行解锁,如指纹、密码、远程控制等,还能实现与其他智能家居设备的联动。为了保障这些功能的顺畅运行,智能门锁内部通常会集成特定的通讯模块(模组)和天线

安信可为客户提供一站式物联网无线连接解决方案,“模组+天线”方案,让无线连接更便利。下面以实际案例来说明下天线的调试过程。

客户背景

该客户生产智能安防产品,主要为家用智能门锁,采用WiFi和BLE通信方式,云端控制,实现远近程开锁、报警、看守等功能。

产品主要作为Wi-Fi STA使用,通过云端与手机连接,执行开锁等指令,视频通话监控等功能;连接BLE,实现线下短距离遥控;主要为Wi-Fi高数据流吞吐应用场景。

客户需求及分析

由于智能门锁的空间有限,且为了美观和安全考虑,天线的设计需要精巧且与锁体结构紧密结合。智能门锁的天线是确保其无线通讯功能正常运作的关键组件。

根本实际的产品需求,该客户前期提出的产品技术规格要求:

1、WiFi线长220+320mm(RG178线黑色),BT线长320mm(RF137线黑色)。

2、BT&WIFI天线辐射效率≥40%,隔离度-15dB,增益小于5dBi;

3、802.11b-11Mbps,TRP≥15dBm,TIS≤-80dBm;

4、验收方式:以OTA实验室数据为准。

方案设计

在了解客户需求后,安信可的工程师了解到客户的设计方案是:

① 预留在显示屏两侧设计两天线,屏幕为95*57mm,屏幕底下有同长宽的锂聚合物电池,距离两侧边框为8mm,天线实际可用宽度为6.5mm,设计FPC+cable或PCB+cable形式;

② BT&WIFI天线辐射效率≥40%,隔离度<-15dB,增益<5dBi,WiFi线长220+320mm(RG178线黑色,项目阶段会调整线长),BLE线长320mm(RF137线黑色,项目阶段会调整线长);

③ 视频分辨率由2K升级为4K,性能要超过以往38%天线辐射效率,保底40%;

而且工程师考虑到在客户指定的位置,安装位置较规整,有非金属构件作为支撑,金属没有呈回环式包裹,符合预设天线位置的基础条件。

智能门锁

然而这里面也存在着一定的风险!

① 屏幕需要做到防尘,天线放置在此处,防尘要付出成本

②锁体内部走线复杂,WiFi天线还需要设计防拉拽结构,增加工艺难度

③ 屏幕边框设计天线,一般采用PIFA结构,PIFA为减小屏幕影响,通常会选择接屏幕地,改方案未预设接地,即使再调整,工艺成本会再次加大

方案测试及优化

好了,工程师开始干活了!

最开始按预定方案执行的结果:WIFI天线在500mm线长模拟调试下,平均效率为37%;BLE天线在150mm线长模拟调试下,平均效率48%。

如下报告总结,天线VSWR虽然能调到<2.0,由于绝大部分的辐射面被屏幕和电池所吸收,加上cable线较长,实际得到的效率未能达到40%以上

看图吧

智能门锁

但是,在选型验证环节过程中发现的问题点,结合实际情况进行重新选型(工艺、结构),随着项目进展,线长条件不断变更,经过与客户的讨论,客户同意在把手上开窗设计天线。

最终的成果是:天线仍采用FPC+cable结构,开窗面积投影为40*10mm。左右WiFi天线的平均辐射效率均达到42%,BLE天线49%;采用PIFA不接地结构,以减少工艺成本

安信可依托母公司博安通深耕天线行业20余年的经验与技术积累,为客户提供天线设计、匹配与射频调优服务,保障产品射频性能。

审核编辑 黄宇

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