物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展對無線通信技術提出了更高的要求，尤其是在遠距離傳輸方面。傳統(tǒng)的系統(tǒng)級芯片（SoC）雖然集成了無線通信功能，但往往存在信號強度弱、功耗高等問題，限制了物聯(lián)網(wǎng)應用的廣泛普及。物聯(lián)網(wǎng)前端模塊（FEM）的出現(xiàn)，為解決上述難題提供了解決方案。FEM 專門為無線連接而設計，與 SoC 配合使用，可以顯著提升物聯(lián)網(wǎng)設備的無線性能。

FEM 的優(yōu)勢：

• 增強信號強度: FEM 集成了功率放大器，能夠顯著提高無線信號的輸出功率，從而擴展傳輸范圍，增強信號的穩(wěn)定性和可靠性。

• 降低功耗: FEM 具有快速開關時間和低睡眠模式電流，能夠有效減少無線通信時的功耗，延長電池壽命。

• 提高數(shù)據(jù)傳輸速率: FEM 能夠在長距離傳輸情況下保持較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足物聯(lián)網(wǎng)應用對數(shù)據(jù)吞吐量的需求。

• 支持多用戶 MIMO 操作: 一些 FEM 模塊支持多用戶 MIMO 操作，可以同時與多個終端節(jié)點或客戶端進行通信，提高空中時效性。

• 微小封裝: FEM 模塊體積小巧，易于集成到物聯(lián)網(wǎng)設備中。

FEM 的應用場景

FEM 廣泛應用于各類物聯(lián)網(wǎng)場景，包括：

• 智能家居：智能門鎖、智能燈具、智能溫控器、智能網(wǎng)關等

• 可穿戴設備：智能手表、智能手環(huán)、智能眼鏡等

• 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：傳感器、執(zhí)行器、數(shù)據(jù)采集器等

• 智能城市：智慧路燈、智慧停車、環(huán)境監(jiān)測等

如何選擇和使用 FEM

選擇合適的 FEM 需要考慮以下因素：

• 支持的無線協(xié)議： 確保 FEM 支持您應用所需的無線協(xié)議，例如 Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee 等。

• 傳輸范圍： 根據(jù)您的應用需求選擇合適的傳輸范圍。

• 功耗： 選擇低功耗的 FEM 以延長電池壽命。

• 封裝尺寸： 選擇合適的封裝尺寸以滿足您的設備空間限制。

將物聯(lián)網(wǎng)前端模塊集成到項目

有兩種方法可以將物聯(lián)網(wǎng)前端模塊 (FEM) 集成到您的項目中：

1. 構建定制電路板

這種方法適用于想要從頭開始開發(fā)定制物聯(lián)網(wǎng)解決方案的。您可以構建一塊評估 PCB 板，用來測試和優(yōu)化電路設計和布局，然后再轉為生產(chǎn)設計。

以下是一些步驟：

• 制作單獨的電路板，分別放置集成電路 (SoC) 和 FEM 模塊。

• 測試并比較兩者組合的效果和單獨使用 SoC 的效果，測試范圍包括輸出功率、靈敏度、傳輸距離、數(shù)據(jù)速率和傳輸距離之間的關系等。

優(yōu)點：

• 可定制的解決方案

缺點：

• 需要更多的時間和專業(yè)知識進行電路設計和測試

• 可能存在集成問題

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2. 使用支持 FEM 的現(xiàn)成物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關

對于大多數(shù)來說，使用支持 FEM 的現(xiàn)成網(wǎng)關是更簡單快捷的方法。市面上有很多這樣的網(wǎng)關可供選擇，例如 DSGW-090 PoE 智能網(wǎng)關。

DSGW-090 PoE 智能網(wǎng)關的優(yōu)點：

• 支持雙 SIM 卡槽，可通過 BLE、Thread、Z-Wave、ZigBee 等協(xié)議與 FEM 模塊配合使用，增強無線功能。

• 集成了支持 Wi-Fi 的 SoC，可以與任何 FEM 模塊配對，擴展傳輸范圍。

• 能夠將 FEM 模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉換為 Wi-Fi、LTE、以太網(wǎng)或 Cat1 協(xié)議，方便云端連接。

這種方法適用于：

• ZigBee、BLE 或 Z-Wave 網(wǎng)絡末端節(jié)點分布較廣的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

注意：

• DSGW-090 PoE 智能網(wǎng)關本身并非電池供電，因此功耗并不是主要問題，主要解決無線信號強度問題。

• 對于電池供電的網(wǎng)關或傳感器，仍然可以使用帶 FEM 模塊的收發(fā)器來降低因頻繁更換電池導致的維護成本。

  
  

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總結

選擇合適的集成方式取決于您的項目需求和開發(fā)經(jīng)驗。使用 FEM 模塊可以顯著提升物聯(lián)網(wǎng)設備的無線性能和電池壽命。東勝物聯(lián)擁有豐富的硬件開發(fā)經(jīng)驗和強大的研發(fā)團隊，可為您提供全面專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)硬件解決方案。

常見問題解答

1. 什么是射頻前端？

射頻前端是指接收器或發(fā)射器天線與混頻器（調(diào)制器或解調(diào)器）之間的任何電路。在物聯(lián)網(wǎng)前端模塊中，芯片還包含天線。

2. 物聯(lián)網(wǎng)射頻前端模塊的目的是什么？

物聯(lián)網(wǎng)射頻前端模塊的目的是放大用于相應無線協(xié)議的射頻信號并降低噪聲，同時消耗極低的功率。

3. 前端模塊和后端模塊有什么區(qū)別？

物聯(lián)網(wǎng)前端模塊位于天線附近或包含天線，而后端模塊在信號傳輸堆棧中位于前端模塊之后或之后一層。這些后端模塊通常執(zhí)行基帶處理，將模擬信號轉換為數(shù)字信號（反之亦然），并包含子系統(tǒng)控制。