【摘要】 伴隨著PCB走線速遞的增加，電磁兼容設(shè)計是不得不考慮的問題。面對一個產(chǎn)品，當進行一個電路設(shè)計的EMC分析時，其物理尺寸、阻抗匹配、干擾信號的時間特性、頻率特性以及干擾信號的強度需要考慮。在無線節(jié)點設(shè)計時，為達到低功耗的目的，必須考慮電磁兼容，降低功耗。

【關(guān)鍵詞】 電磁兼容 低功耗 無線節(jié)點 網(wǎng)絡(luò)

無線自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、處理和通信等工作。節(jié)點從器件上分為兩類，一類是全功能設(shè)備（FFD： FullFunctionDevice ），它擁有足夠的存儲空間來存放路由信息并且處理能力也比較強大：另一類是簡化功能設(shè)備（RFD：ReduceFunctionDevice ），它內(nèi)存較小，功耗低，全功能器件主要起到網(wǎng)關(guān)作用，而簡化功能器件是最基本的傳感器節(jié)點，用來捕獲數(shù)據(jù)信息并傳遞給其范圍內(nèi)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點。

低功耗處理技術(shù)通過對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的制作工藝及各種不同場合下的應(yīng)用分析，總結(jié)以下的基本設(shè)計原則：

1、節(jié)能是傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計最主要的問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)要部署在人們無法接近的場所，而且不常更換供電設(shè)備，對節(jié)點功耗要求就非常嚴格。在設(shè)計過程中，應(yīng)采用合理的能量監(jiān)測與控制機制，功耗要限制在幾十毫瓦甚至更低數(shù)量級。

2、成本的高低是衡量傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計好壞的重要指標。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通常大量散布，只有低成本才能保證節(jié)點廣泛使用。這就要求無線傳感器節(jié)點的各個模塊的設(shè)計不能特別復(fù)雜，否則不利于降低成本。低功耗處理技術(shù)正是基于以上的設(shè)計原則，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點進行了設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)通用平臺的硬件搭建。然而，低功耗的設(shè)計，必須以PCB的設(shè)計為基礎(chǔ)。無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點PCB低功耗設(shè)計原則如下：1.關(guān)鍵器件的物理尺寸：產(chǎn)生輻射的發(fā)射器件的大小尺寸。射頻（RF）電流將會產(chǎn)生電磁場，該電磁場會通過機殼泄漏而脫離機殼。PCB上的走線長度作為傳輸路徑對射頻電流具有直接的影響。 2.阻抗匹配：源和接收器的阻抗，以及兩者之間的傳輸阻抗。 3.干擾信號的時間特性：這個問題是連續(xù)（周期信號）事件，還是僅僅存在于特定操作周期（例如，單次的可能是某次按鍵操作或者上電干擾，周期性的磁盤驅(qū)動操作或網(wǎng)絡(luò)突發(fā)傳輸）。 4.干擾信號的強度：源能量級別有多強，并且它產(chǎn)生有害干擾的潛力有多大。5.干擾信號的頻率特性：使用頻譜儀進行波形觀察，觀察到的問題在頻譜的哪個位置，便于找到問題的所在。另外，一些低頻電路的設(shè)計習慣需要注意。

針對那些測量到干擾電流的方向，通過修改無線節(jié)點PCB走線，使其不影響負載或敏感電路。那些要求從電源到負載的高阻抗路徑的應(yīng)用，必須考慮返回電流可以流過的所有可能的路徑。還有一個PCB走線的問題。導線或走線的阻抗包含電阻R和感抗，在高頻時阻抗，沒有容抗存在。當走線頻率高于100kHz以上時，導線或走線變成了電感。在音頻以上工作的導線或走線可能成為射頻天線。在EMC的規(guī)范中，不容許導線或走線在某一特定頻率的λ/20以下工作（天線的設(shè)計長度等于某一特定頻率的λ/4或λ/2），當不小心那么設(shè)計時，走線變成了一根高效能的天線，這讓后期的調(diào)試變得更加棘手。

無線節(jié)點PCB的布局問題。第一，要考慮PCB的尺寸大小。PCB的尺寸過大時，隨著走線的增長使系統(tǒng)抗干擾能力下降，成本增加，而尺寸過小容易引起散熱和互擾的問題。第二，再確定特殊元件（如時鐘元件）的位置（時鐘走線最好周圍不鋪地和不走在關(guān)鍵信號線的上下，避免干擾）。第三，依據(jù)電路功能，對PCB整體進行布局。在元器件布局上，相關(guān)的元器件盡量靠近，這樣可以獲得較好的抗干擾效果。

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)智能小區(qū)電量的監(jiān)控，可以監(jiān)控電壓、電流、電量等；（2）可以監(jiān)控多個智能小區(qū)，只要更改協(xié)議，從而達到通用的目的；（3）符合智能小區(qū)信息采集系統(tǒng)產(chǎn)品入網(wǎng)標準。

通過低功耗處理技術(shù)研究，研制一種以小區(qū)智能監(jiān)控為核心，能夠方便的應(yīng)用的小區(qū)智能信息采集軟件，為企業(yè)節(jié)省監(jiān)控費用，從而降低產(chǎn)品成本。

參 考 文 獻

[1]王孝良 劉全利 等.基于ARM平臺的嵌入式核心編程[M].北京：清華大學出版社，2013.

[2]柴遠波 鄭晶晶 等，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015