通信

移动无线数据和 4G LTE 网络的快速增长导致了对新频段以及通过载波聚合来组合频段的需求不断增长，以容纳无线流量。3G 网络只使用了大约五个频段，LTE 网络现在使用的频段有 40 多个，随着 5G 的到来，频段的使用数量还会进一步增加。

互联设备必须要跨多个频段来发送蜂窝信号、Wi-Fi 信号、蓝牙信号和 GPS 信号，同时还要避免干扰。我们可能会立即想到智能手机，但安装在车顶的鲨鱼鳍、蜂窝基站、雷达和通信系统以及与物联网 (IoT) 相连接的工业、科学或医疗应用都是如此，这时就需要滤波器出场了。

<strong>没有滤波器的智能手机就是一块砖头</strong>

与天线一样，滤波器正成为联网混频器中一个日益重要的部分。设备会收到各种频率，而滤波器可以让所需频率通过，同时抑制不需要的频率。换句话说，滤波器就像是约翰·罗纳德·瑞尔·托尔金的著作《指环王》中的甘道夫一样：“你休想从这里过去！”如今的设备为了避免被干扰，通常装有 30 到 40 个滤波器。随着下一代高端智能手机所需的滤波器数量更多，这一情况还会变得更加复杂。

<strong>滤波器设计挑战</strong>

<strong>一、“物网（物联网）”的差异化需求</strong>

一直以来，人们通过相应的终端（电脑、手机、平板等）使用网络服务，“个人”一直是网络的用户主体。个人对网络质量的要求“高”且“统一”：玩网络游戏必需要低时延，下载文件或看网络视频则期望高带宽，通话需要声音清晰，而接收的短信绝不能有遗漏。

对于移动通信网络，运营商们尽可能地维系着低时延、高带宽、广覆盖、随取随用的网络特性，以保证良好的用户体验，以及营造出丰富多姿的移动应用生态。

对于个人通信业务，虽然用户的要求很高，但整体上对网络质量的需求是一致的，运营商只需要建立一套网络质量标准体系来建设、优化网络，就能满足大多数人对连接的需要。

随着网络中用户终端（手机、PAD等）数量的增长逐渐趋缓，M2M应用成为了运营商网络业务的增长发力点，大量的M2M应用终端则成为了网络的用户。M2M应用终端（传感设备、智能终端），本质上就是物联网终端，它们通过装配无线通信模组和SIM卡，连接到运营商网络，从而构建出各类集中化、数字化的行业应用。

某些电路在尝试互相通信时会受损，而数字隔离器可使电路在互相通信时避免受损。工业市场上有许多需求在推动隔离器的广泛使用。主要推动因素是组件保护、用户安全、信号电平转换和遵守安全规定的系统要求。在所有这些情况下，隔离器件都能通过实现额外的功能并确保系统安全运行来为系统增加价值。

添加隔离设备在许多情况下电路性能都会提高，并且在所有情况下组件安全性都会提高。隔离设备允许多个电源域共存和通信，这意味着敏感电路与开关电路会被隔离开来。现代化数字隔离技术支持大规模集成，这意味着电路组件数量可以减少。性能、效率、大小和成本都是添加隔离设备时可能会受到影响的方面。

直到最近十年，设计者还都在使用光电耦合器来满足隔离需求，但从那时起，数字隔离技术已经取得了很大进展。现在，基于CMOS的数字隔离技术已成为系统中隔离任务的首选技术。下面，针对光电耦合器和数字隔离器，我们做出以下对比分析。

<strong>隔离器应用的七大关键考量</strong>

通信开关电源技术在20世纪80年代引入我国，如今已广泛应用于通信领域。由于通信开关电源的性能直接影响着通信系统的可靠性，因此正确判别通信电源的优劣也就显得尤为重要。仅从电源的输入、输出特性指标来衡量开关电源的优劣，显然是不够的，还应该从下列几方面着手。

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<strong>一、功率器件</strong>

随着通信和数据中心应用升级至更高的数据传输率以支持迅速增长的互联网流量需求，SerDes 参考时钟的性能正变得日益重要。如果参考时钟抖动太高，会导致比特误码率 (BER) 过高、流量丢失或系统通信丢失。此外，56G PAM4 PHY、100G/200G/400G 以太网和 100G/400G OTN 需要多种频率组合，进一步增加了时序的复杂性。

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据技术行业研究公司Gartner表示，物联网中每天增加的"事物"多达550万件。截止2020年，预计总数将达208亿。鉴于这种爆炸式增长，检查连接所有事物并在它们之间实现通信的互联网势在必行。事实证明，在这些设备之间建立可靠的无线连接是物联网的最大挑战之一。通信系统的可靠性可以用两个关键元件的性能来定义：射频收发器和通信微控制器。本文讨论ADI公司的元件和解决方案如何能够最大程度地提高系统级可靠性，以支持对数据质量和完整性以及洞察有极高要求的高影响力应用。

<strong>现有技术还不够好</strong>

面向消费电子设备的现有无线连接技术并不总是能满足工业和医疗保健系统的性能要求。这些系统中在安全性、准确性和时间灵敏度等方面的不同侧重点提高了增加可靠性的需求。蜂窝系统接近这一要求，但通常在电池、成本和数据吞吐量要求方面不太合适。当今存在极度可靠的系统，这些系统用于利基工业和军事应用。但是，这些系统在设计上以可靠性为最高优先级，成本则作为次要考虑。而在工业物联网中，我们面临的挑战是以低很多的系统成本实现相同的高级别可靠性。

让我们来看看几种添加无线功能以增强系统有效性和对连接可靠性有极高要求的情况。

尽管无线网络越来越普及，有线串行网络依然是最可靠、鲁棒性最好的通信方式，特别 是在恶劣环境下。对于工业和楼宇自动化等要求具备较高的抗干扰、抗静电能力，以 及高压故障保护的应用环境，这类网络能够提供更有效通信，进而保障设备的正常运 行时间。本指南回顾RS-485协议并讨论其广泛用于工业领域的原因，以及常见问题 的解决途径。

RS-485与RS-422

RS - 485的特性使其成为恶劣工业环境下应用最广的接 口协议

在恶劣的工业和楼宇自动化网中，RS485收发器是实现串口通信最常见的 物理层接口。该串行标准通过两根线 提供差分信号，实现工业应用所需的 远距离、高速率传输。RS-485标准 提供的接口可承受恶劣环境。工业和 楼宇自动化应用中最常见的问题之一 是在快速切换电感负载、静电放电以 及工厂自动化设备运转过程中频繁的 电压浪涌，会产生较大的电气特性瞬 变，进而破坏数据传输或造成物理网 络损坏。