在越来越有联系的世界，引进了机器到机器（M2M）通信，蓝牙，ZigBee，Z波和Wi-Fi等技术不仅为主要公司开辟了无线原型机会，而是小企业和业务人员。根据Grand View Research，三年前全球物联网市场规模达到6056.9亿美元，为消费者，制造，零售，运输和医疗行业提供服务。从智能蓝牙跟踪器到蓝牙和Wi-Fi启用智能门锁和家庭自动化，M2M通信正在快速形成一系列“智能”应用程序的基础。
易于访问的片上系统(SoC)开发板和原型工具包，带有Wi-Fi、蜂窝网络(3G/GSM)、GPS、蓝牙、ZigBee和Z-wave连接，以及部署平台(如树莓派)，可以打破产生自制技术解决方案的障碍。虽然开源软件开发社区允许软件平台的突飞猛进，但实现射频组件的实际信息往往很难获取。连接器、电缆、适配器和天线的选择以及如何安排它们是为了产生良好的信号传输/接收的一些定制选择。
连接器：它是否有所作为我使用的连接器？
使用的连接器类型实际上取决于应用程序的大小和频率范围。如图1所示，小XBEE板通常具有U.FL连接器或用于与较大天线配合的RPSMA的安装架。通常，常用的ISM频带（如表1所示）不高于6 GHz，以便消除连接器的许多选项。Wi-Fi接入点和配件通常会使用RPSMA，RPTNC，MC卡，MCX和MMCX连接器。n型，4.3-10和DIN连接器通常将在分布式天线系统（DAS）和基站中使用更高增益发射天线，因为这些连接器具有更高的功率处理（以及较少相关的无源互调失真（PIM））用于商业/消费者应用的ISM频段中广泛使用的连接器。
U.FL
U.fl连接器在该行业中的几个名称已知，包括IPX，IPEX，UMCC，AMC，MH，以及通常是IOT模块上的连接器的默认选择。它们的尺寸是小型因素的理想选择，“推动”配合风格消除了对任何扭矩扳手的需求。这些连接器可以执行高达6 GHz（方便的5.9 GHz Wi-Fi应用程序），并有多个天线选项可供选择：线天线，芯片天线或尾纤（或适配器/细线到另一种类型的RF连接器）为了配合到外部安装的天线。如果外壳壳体是金属的，则天线通常安装在外壳外部外壳外部，因为这将大大阻碍信号。
RPSMA
RPSMA或反向极性SMA最初是在20世纪90年代后期作为一个罕见的连接器引入，以防止消费者将其Wi-Fi设备与放大器和外部高增益天线相配，导致RF干扰已经具有极大拥塞的频谱。如今，RPSMA连接器不再罕见，可以容易地发现适配器并作为商业现成（COTS）部分。RP-SMA连接器通常可以在桌面计算机或GPS接收器，收发器和手持移动收音机上找到的外围组件互连（PCI）无线卡附加到橡胶鸭天线上。自成立以来，RPSMA连接器头主要在流行的ISM频带中的Wi-Fi，ZigBee或Z波天线应用中大多激增。与RPSMA相反，SMA是整个RF空间中更广泛使用的连接器，包括测试/测量，雷达，电子战和无线和电信应用。
我应该选择哪种天线?
天线的选择也大量取决于应用，因为诸如所需的电源（取决于链路距离和障碍物），方向性，极化和增益将变化。
增益，方向性和极化
如名称所暗示的，方向性是从天线辐射的光束的浓度的测量，如图2所示，高度定向的天线将具有比全向天线更高的方向性。在所有方向上同样地辐射的各向同性天线或天线具有零方向性。增益是从天线辐射的总功率的测量，并且通常被讨论为三维空间中的角度（增益模式）。它与方向性不同，因为它占来自天线的损耗，或者天线的效率（e），如等式1所示：增益= E *方向性。[1]
由于增益是更实用的参数，因此它通常在DBI单元的数据表上指定，或者相对于峰值方向上的各向同性天线的功率。增益是一个相对术语，随着输入到天线的更多功率可以允许进一步行进的信号，但是更高的增益将允许增加信号的强度和清晰度。在选择天线（AKA Link预算分析）的选择（AKA链路预算分析）中，系统参数如发射器的电源处理，行程距离，接收器的灵敏度以及潜在的信号障碍物。
由于天线本质上把电能传输成电磁辐射，或振荡电场(e场)和磁场(h场)，所以理解天线的极化或“无线”波的方向是很重要的。这个方向通常由电场决定，可以是线性(水平或垂直)、圆偏振或椭圆偏振。线极化天线的e场和h场沿单一方向(平面波)传播，在两个正交方向上没有场的变化。圆极化天线发射电磁波的方向是正交的，即相差90˚;椭圆极化天线发射相对相位不是90˚的两个平面波。
通常用于IOT模块的天线，如鞭子，橡胶鸭，PCB和芯片都是线性偏振的。安装的天线被水平或垂直偏振的事实绝不是结果，只要发送和接收天线在相同方向上偏振。例如，通常用于Wi-Fi接入点的传输全向橡胶鸭天线通常是垂直极化的，并且当监视器处于直立位置时，在笔记本电脑的侧面内置的接收天线变得垂直偏振[2]。
芯片与PCB与电线天线
通常，利用网状拓扑结构(如Zigbee、Z-wave和最近的蓝牙SIG)的物联网模块不需要外部安装天线，因为低增益芯片或PCB天线将完成这项工作——网状拓扑结构依赖于多个协调节点在扩展范围内传输数据。在有大型天线的情况下，要么是来自板上的U.FL连接器的尾纤，要么是模块上的RPSMA插头与连接到天线的直角RPSMA插孔之间的直接匹配。有线天线将通过U.FL连接器直接与加密狗匹配，并且是相当均匀的全方位(甜甜圈形状)，因此不像PCB和芯片天线那样对方向敏感。陶瓷芯片天线往往比PCB天线更小，而PCB天线更具有成本效益。芯片天线通常具有心形辐射图样，并在某些方向衰减[5]。PCB天线由一组导电轨迹组成，通常比陶瓷芯片天线具有更高的增益(如图2所示)。当尺寸和重量是主要考虑因素时，例如在可穿戴设备中，通常使用芯片天线。
图4:根据使用的连接类型，可以在物联网部署中使用多种天线。
鞭子和橡胶鸭天线
当利用点对多点通信的网络，如Wi-Fi星型拓扑时，通常需要一个更高增益的天线。在这种情况下，通常采用全方位的橡皮鸭天线和鞭形天线。这些天线通常通过同轴插头(SMA、RPSMA等)直接安装到PCB上。在移动房车和船舶应用中，需要在水平面上实现高增益和宽覆盖，有可以达到或超过7 dBi的鞭状天线。然而，鞭状天线的增益越高，辐射传播就越平坦。
补丁天线
从实时宠物，儿童和自行车跟踪到伐木徒步旅行，有一系列使用GPS连接的定制模块。贴片天线配置通常用于GPS模块，因为它很小（如图3所示）;天线辐射图案是全向，具有几乎半球覆盖（〜160°），右手或左手圆极化（RHCP / LHCP），可在任何方位角方向上接收卫星信号，并且从天顶到地平线[3]。通常，卫星将采用圆形偏振天线，因此圆极化的接收天线对于适当的接收是最可行的。对于通向天线的长电缆的GPS模块，使用活跃的GPS贴片天线，因为它们采用低噪声放大器（LNA）来增强接收器的灵敏度 - 这缓解了电缆引起的衰减。RG-174电缆经常与SMA，FME，MCX或MMCX连接器一起使用，并需要尾纤，以便与许多IOT加密窗上的U.FL连接器配合。选择天线时要考虑的附加因素是带宽，因为接收器的天线带宽与可以处理卫星信号的准确率 - 更多的频率内容然后进行处理[4]。
方向(八木，抛物线网格，面板)
点对点的应用，如远程遥测，通常涉及较长的距离，因此需要具有高发射功率的高增益天线。八木天线、抛物面网格(或碟形)和面板天线可用于高定向波束，以实现巨大的连接距离。小型Wi-Fi八木天线也可以安装在框架上，伺服电机，或手动旋转，用于无人机(UAV)应用中的远程无线传感[6]。
同轴提要
更高的增益和定向天线（通常用于点对点应用），例如YAGI，抛物线菜和面板天线甚至是用于点对多点应用的高增益全向天线（如图4所示）将需要从传输模块安装距离。这些应用通常利用RG174，RG188，RG316和RG223电缆同轴源。
这些标准电缆都是50欧姆阻抗匹配(减少反射和损失，由于不连续)。虽然RG174电缆通常是最具成本效益的，因此最常用于同轴天线馈电，但RG188和RG316的额定温度极限(高达200℃)，如表2所示。RG172、RG188和RG316都采用绞合型芯，以提高灵活性和更小的弯曲半径(适用于任何紧密安装)。高温等级在室外环境中是有益的，因为来自紫外线和其他元素的热量可以迅速缩短同轴电缆的生命周期，因为电缆护套会膨胀、熔化或变形。RG223电缆也适用于同样的应用，但其设计具有卓越的电气性能，因为它具有较低的衰减和两层屏蔽保护电磁干扰(EMI)。
值得注意的是，有一些低损耗的替代方案，在几乎所有方面都优于RG电缆。这些电缆通常有一个实心与额外的一层箔屏蔽低衰减和100%覆盖。这些电缆的机械可靠性通常较高，因为它们通常在连接器到电缆接头上采用应变缓解，而且通常具有性能良好的电缆护套材料(耐:油、化学物质、紫外线、磨损等)。
电缆、连接器或天线的选择在很大程度上取决于应用程序。天线的选择可以考虑方向性、增益和极化等因素，而选择连接器则需要考虑价格、尺寸和频率范围。有太多的同轴电缆具有不同的横截面积，很难进行分类，但是，仍然有一些常用的电缆本质上缩小了商业设备的三个必需品:50欧姆阻抗，灵活性(因此是可靠性)，和成本。
参考文献
[1]耳环，亚伦E.无线安全手册。Boca Raton，FL，奥尔巴赫，2006年。
[2]科尔曼，大卫D.和David A. Westcott。CWNA认证无线网络管理员学习指南。印第安纳波利斯，In，Wiley，2009年。
[3] http://www.navipedia.net/index.php/Antennas
[4] Kaplan，Elliott D.和C. Hegarty。了解GPS：原则和应用程序。诺伍德，Artech House，2006。
[5] Faludi，Robert。建立无线传感器网络。北京，奥莱利，2011年。
