在物联网（IoT）应用中实现电磁兼容性所面临的挑战

本文要点

在物联网应用中实现电磁兼容性的主要目标是让处于同一个电磁环境的各种设备能够持续地正常运行。

在物联网应用中，设备需要通过无线网络进行通信和交互，因此确保电磁兼容性成为一项挑战。

在物联网应用中，一个地理区域内同时存在的低功耗设备密度很高，这会带来电磁兼容性问题。

 

 

物联网 (IoT) 应用指的是在运转时利用互联网的物理设备、车辆、建筑和其他物品。嵌入式电子设备、传感器、执行器、软件和互联网连接等辅助设备通过收集和交换数据为物联网功能的实现提供支持。大多数物联网设备采用高数据传输速率的无线通信技术来收集和交换数据。在近距离环境中，使用互联网的无线设备越来越多，此时就会出现电磁兼容性 (EMC) 问题。当设备通过无线网络进行通信和交互时，物联网应用中的电磁兼容性问题就会愈发严重。

 

物联网应用中的电磁兼容性

 

物联网正以迅雷不及掩耳之势飞速发展，市场上每天都会出现越来越多支持互联网、基于 RF 的设备。物联网设备使运营由数据驱动、优化且高效。然而，如果在同一个环境中存在众多利用电磁信号进行通信的无线设备，就会影响彼此的电磁兼容性。在物联网应用中实现电磁兼容性的主要目标是让处于同一个电磁环境的设备能够持续地正常运行。要想缓解物联网应用中的电磁兼容性问题，需要遵守电磁兼容性标准和设计准则。

 

 

物联网设备的电磁兼容性挑战

 

影响物联网设备电磁兼容性的常见挑战有以下几个方面——

 

1

 

设备数量

随着特定地理区域内的物联网设备密度不断增加，它们之间的共址距离也在缩短。这将导致特定区域内的无线和有线设备过于拥挤。

 

拥挤的物联网设备、手机、平板电脑、个人电脑等等，会削弱这些设备抵抗 RF 和电磁干扰的能力。拥挤还会导致传输信号的干扰功率超过接收器的噪声电平。

2

 

更高的工作频率

物联网设备的设计使得工作频率可以高于标准 EMI 发射频率。在室外和室内环境中，设定的最高频率范围分别是 30GHz 和 90GHz。

 

然而，抗扰度测试是针对设备当前使用的某些其他频率进行的，抗扰度测试的最大频率为 18GHz。就物联网设备的电磁兼容性而言，电磁兼容性标准和抗扰度测试的范围是有限的。

3

 

授权和非授权频带

物联网应用中的数据交换和收集可分配到授权或非授权频带下的信道。使用非授权频带无需获得许可。

 

非授权频带给物联网应用的电磁兼容性提出了挑战。由于大量使用非授权频带，不同地理区域的电磁环境各不相同。如果大量使用非授权频带，传输信号可能会中断或出现时间延迟。

4

 

低功耗广域网络设备

物联网设备既使用低功耗短程网络，也使用低功耗广域网络。

 

在物联网应用中，一个地理区域内同时存在的低功耗设备密度很高，这会带来电磁兼容性问题。由于物联网设备的高密度特点，这些设备所在环境的电磁干扰水平也更高。低功耗设备的信噪比较低，因此容易受到电磁干扰。

 

在物联网应用中实现电磁兼容性是一项挑战，因为电磁环境非常难以预测。物联网设计需要具有很强的抗电磁干扰能力，因为传统的电磁兼容标准和测试程序并不能很好地适用于物联网应用。