可穿戴设备智能连接解决方案革新

Samir Vasavda 是一名现场应用工程师。他拥有四项美国专利,曾就读于北卡罗莱纳大学并获得机械工程硕士 (MSME) 学位。他现就职于我们位于加州硅谷的门洛帕克办事处。

心率、燃烧的卡路里、睡眠时长、所走步数 - 如果您是工程师、电子设备爱好者或想要健康生活的数据驱动型人员,您可能已经在使用 Nike FuelBand、Jawbone Up 或 Fitbit 之类的设备来追踪您的活动水平。 您可能已经听说以下新闻:Facebook 斥资 20 亿美元购买一家名为 Oculus 的增强现实公司,而 Intel 斥资 1 亿美元收购了 Basis。该公司生产的手表可用于追踪用户的心率、速度、睡眠和其他参数。许多开发者已经开始使用 Google Glass。Google 也已发布了 Android Wear。Samsung 发布了第二版 Galaxy Gear 手表。Apple 最近宣布将于 2015 年初推出智能手表 (Apple Watch)。


Motorola 刚刚发布了他们的智能手表 Moto 360。Pebble 手表怎么样?Microsoft Band 是一款新型可穿戴设备,将与市场上的其他产品展开竞争。

技术世界正在经历又一次转型。从大型机到台式电脑花了约二十年,从台式计算机到笔记本电脑大约十年,而从笔记本电脑到智能手机和平板电脑则不到十年。
另一场革命正在酝酿中,几乎可以断定它的发生不会用到十年之久。那就是将实现永远在线的智能可穿戴设备。TE Connectivity (TE) 的门洛帕克园区拥有一整支专门致力于开发可穿戴产品的团队,领导这个团队的 Mudhafar Hassan-Ali 博士说:“这个游戏的名称就叫‘连接’。”

专用连接解决方案是推动因素

消费类电子产品开发人员能够借助连接解决方案开发可穿戴设备。让我们来讨论一下电源和数据的外部连接。标准连接器可能由于尺寸、美观和技术而不适用于可穿戴设备。眼镜需要轻薄美观。手表或任何其他可穿戴设备通常必须满足相同的标准。从技术角度来看,客户希望全密封设备,以便它们能在水下很好地工作,或能够防汗防尘和防止其他异物进入。为此,用户希望设备没有孔或最大程度减小开口。非接触式解决方案可以解决这些问题。

 

空间也是一个巨大的挑战。眼镜或任何其他可穿戴设备都采用最大程度减小非必要功能所占空间的设计。为了应对这些挑战,连接行业的主要参与者正在设计无线充电和非接触式数据传输解决方案。

无线电源

技术专家看到了“提高感应”的趋势。将在相同的空间中提供更多功能,或者以更小的外形提供相同的功能。因此,提供电源是一个巨大的挑战,也是一个机遇。

 

无线电源基于谐振电感耦合。这一点催生了多个标准联盟。一个名为无线充电联盟 (WPC) 的联盟正在研究 Qi(取自中文“气”,表示自然能量,发音为“Chi”)标准。另一个联盟称为无线电力联盟 (A4WP),现已与电力事业联盟 (PMA) 合并。

 

无线充电有两个主要障碍需要克服。第一个挑战是在设备未紧密耦合的情况下进行远距离充电。因此,目标是实现空间自由。第二个挑战是线圈(电感器或天线)的设计,以及如何将其放置在形状复杂的微型设备中。

 

硅谷和世界其他地方的初创公司和知名公司正在研究将更好的电池技术(灵活、更薄、更轻、更快)和能量“收集”(无论是使用太阳能、机械运动、身体热量还是其它手段)相结合。

非接触式数据传输

非接触式数据传输使用电磁辐射完成。它需要电缆与设备相互贴近。它也被称为短距离通讯,使用 ISM(工业、科学和医疗)波段(非许可频谱)在 60 GHz 波段的超高频 (EHF) 下完成。它可穿透塑料,并且与 USB、VESA 和 SATA 标准兼容。相关挑战是功率要求高,以及需要智能元件来实现唤醒和休眠。它还需要射频专业知识,以确保耐用性、低电磁干扰 (EMI) 和法规遵从性,如联邦通信委员会 (FCC) 遵从性。

对于外部输入/输出 (I/O) 元件,天线在实现无线连接方面发挥了重要作用。几乎所有东西都开始处于移动状态。例如,全球最大的天线供应商之一每年运送超过 5 亿根天线。在可穿戴设备领域,挑战则在于天线的形状和尺寸,变得越来越小,越来越复杂。


解决方案是使用传统方法以及用于 3D 天线的 MID(模制互连器件)和 LDS(激光直接成型)等技术制造天线。

 

一些新的天线是使用多种协议设计的,例如 LTE、蓝牙和 Wi-Fi 等。天线可以是多波段的,也可以是可调的。频率可以是:

WLAN/WWAN/声音

  • 802.11 (a/b/g/n):2400 - 2483.5 和 4900 - 5875 MHz
  • LTE:700 - 3700 MHz、多频、Metaspan 天线技术
  • GSM/UMTS:850 - 2170 MHz、单频和多频
  • WiMax:2300 - 3800 MHz

其他

  • ISM 900/ZigBee:902 - 928 MHz
  • 蓝牙无线技术:2400 - 2483.5 MHz
  • ZigBee:2400 - 2483.5 MHz
  • UWB:3168 - 10560 MHz
  • 全球导航卫星系统 (GNSS):GPS 1565 - 1585 MHz 和格洛纳斯(俄罗斯卫星导航系统)
  • DVB-H:1670 - 1675 MHz
  • NFC:13.56 MHz

 

必须符合 FCC 和其他机构的要求。

TE 在加利福尼亚州阿普托斯靠近硅谷的地方设有天线开发实验室,可设计、开发和测试定制的独特天线解决方案。该实验室拥有丰富的工程专业知识和资源,可快速根据客户需求进行原型设计和更改。TE 还在美国哈里斯堡、中国台湾、日本、韩国和中国设有工厂,包括7 个射频舱、CST 和 HSS 仿真机构。

其他连接元件

为了连接多个 PCB(刚性和柔性),板到板连接器越来越小,间距可低至 0.35 mm。电流范围为 1.5A(功率)和 0.3A(信号)。保持力可高达 10N,而插入力可高达 15N。

 

板对柔性连接器对于具有高度限制的设备非常有用。

 

随着移动设备的复杂性和功能性增加,对具有多个天线、更高数据速率和更高工作频率的更薄器件的需求也随之增加。


EMI 屏蔽层是冲压的一体式和两件式金属壳体,有助于为板装式压力元件提供隔离、最大限度减少串扰并降低 EMI 易感性而不影响系统速度。

弹片

对于充电、扩展坞和接地,可使用弹簧针,因其外形小巧且具有出色的可靠性和耐用性。

 

弹片用于接地,以防止 EMI 噪声和静电,并隔离振动。

 

提供多种弹片产品组合,其高度从 0.8 mm 到 4.3 mm 不等。可通过较小的力 (0.2N - 1.0 N) 使用。

SIM 卡连接器

SIM 卡连接器可能成为可穿戴设备的重要组成部分,例如微型 SIM (2FF)、微型 SIM (3FF) 以及微型 SIM 和微型 SD 连接器的组合。


智能可穿戴设备前景光明。来自行业领先企业的独特互连产品系列必将有利于这场激动人心的革命。

可穿戴设备智能连接解决方案革新

Samir Vasavda 是一名现场应用工程师。他拥有四项美国专利,曾就读于北卡罗莱纳大学并获得机械工程硕士 (MSME) 学位。他现就职于我们位于加州硅谷的门洛帕克办事处。

心率、燃烧的卡路里、睡眠时长、所走步数 - 如果您是工程师、电子设备爱好者或想要健康生活的数据驱动型人员,您可能已经在使用 Nike FuelBand、Jawbone Up 或 Fitbit 之类的设备来追踪您的活动水平。 您可能已经听说以下新闻:Facebook 斥资 20 亿美元购买一家名为 Oculus 的增强现实公司,而 Intel 斥资 1 亿美元收购了 Basis。该公司生产的手表可用于追踪用户的心率、速度、睡眠和其他参数。许多开发者已经开始使用 Google Glass。Google 也已发布了 Android Wear。Samsung 发布了第二版 Galaxy Gear 手表。Apple 最近宣布将于 2015 年初推出智能手表 (Apple Watch)。


Motorola 刚刚发布了他们的智能手表 Moto 360。Pebble 手表怎么样?Microsoft Band 是一款新型可穿戴设备,将与市场上的其他产品展开竞争。

技术世界正在经历又一次转型。从大型机到台式电脑花了约二十年,从台式计算机到笔记本电脑大约十年,而从笔记本电脑到智能手机和平板电脑则不到十年。
另一场革命正在酝酿中,几乎可以断定它的发生不会用到十年之久。那就是将实现永远在线的智能可穿戴设备。TE Connectivity (TE) 的门洛帕克园区拥有一整支专门致力于开发可穿戴产品的团队,领导这个团队的 Mudhafar Hassan-Ali 博士说:“这个游戏的名称就叫‘连接’。”

专用连接解决方案是推动因素

消费类电子产品开发人员能够借助连接解决方案开发可穿戴设备。让我们来讨论一下电源和数据的外部连接。标准连接器可能由于尺寸、美观和技术而不适用于可穿戴设备。眼镜需要轻薄美观。手表或任何其他可穿戴设备通常必须满足相同的标准。从技术角度来看,客户希望全密封设备,以便它们能在水下很好地工作,或能够防汗防尘和防止其他异物进入。为此,用户希望设备没有孔或最大程度减小开口。非接触式解决方案可以解决这些问题。

 

空间也是一个巨大的挑战。眼镜或任何其他可穿戴设备都采用最大程度减小非必要功能所占空间的设计。为了应对这些挑战,连接行业的主要参与者正在设计无线充电和非接触式数据传输解决方案。

无线电源

技术专家看到了“提高感应”的趋势。将在相同的空间中提供更多功能,或者以更小的外形提供相同的功能。因此,提供电源是一个巨大的挑战,也是一个机遇。

 

无线电源基于谐振电感耦合。这一点催生了多个标准联盟。一个名为无线充电联盟 (WPC) 的联盟正在研究 Qi(取自中文“气”,表示自然能量,发音为“Chi”)标准。另一个联盟称为无线电力联盟 (A4WP),现已与电力事业联盟 (PMA) 合并。

 

无线充电有两个主要障碍需要克服。第一个挑战是在设备未紧密耦合的情况下进行远距离充电。因此,目标是实现空间自由。第二个挑战是线圈(电感器或天线)的设计,以及如何将其放置在形状复杂的微型设备中。

 

硅谷和世界其他地方的初创公司和知名公司正在研究将更好的电池技术(灵活、更薄、更轻、更快)和能量“收集”(无论是使用太阳能、机械运动、身体热量还是其它手段)相结合。

非接触式数据传输

非接触式数据传输使用电磁辐射完成。它需要电缆与设备相互贴近。它也被称为短距离通讯,使用 ISM(工业、科学和医疗)波段(非许可频谱)在 60 GHz 波段的超高频 (EHF) 下完成。它可穿透塑料,并且与 USB、VESA 和 SATA 标准兼容。相关挑战是功率要求高,以及需要智能元件来实现唤醒和休眠。它还需要射频专业知识,以确保耐用性、低电磁干扰 (EMI) 和法规遵从性,如联邦通信委员会 (FCC) 遵从性。

对于外部输入/输出 (I/O) 元件,天线在实现无线连接方面发挥了重要作用。几乎所有东西都开始处于移动状态。例如,全球最大的天线供应商之一每年运送超过 5 亿根天线。在可穿戴设备领域,挑战则在于天线的形状和尺寸,变得越来越小,越来越复杂。


解决方案是使用传统方法以及用于 3D 天线的 MID(模制互连器件)和 LDS(激光直接成型)等技术制造天线。

 

一些新的天线是使用多种协议设计的,例如 LTE、蓝牙和 Wi-Fi 等。天线可以是多波段的,也可以是可调的。频率可以是:

WLAN/WWAN/声音

  • 802.11 (a/b/g/n):2400 - 2483.5 和 4900 - 5875 MHz
  • LTE:700 - 3700 MHz、多频、Metaspan 天线技术
  • GSM/UMTS:850 - 2170 MHz、单频和多频
  • WiMax:2300 - 3800 MHz

其他

  • ISM 900/ZigBee:902 - 928 MHz
  • 蓝牙无线技术:2400 - 2483.5 MHz
  • ZigBee:2400 - 2483.5 MHz
  • UWB:3168 - 10560 MHz
  • 全球导航卫星系统 (GNSS):GPS 1565 - 1585 MHz 和格洛纳斯(俄罗斯卫星导航系统)
  • DVB-H:1670 - 1675 MHz
  • NFC:13.56 MHz

 

必须符合 FCC 和其他机构的要求。

TE 在加利福尼亚州阿普托斯靠近硅谷的地方设有天线开发实验室,可设计、开发和测试定制的独特天线解决方案。该实验室拥有丰富的工程专业知识和资源,可快速根据客户需求进行原型设计和更改。TE 还在美国哈里斯堡、中国台湾、日本、韩国和中国设有工厂,包括7 个射频舱、CST 和 HSS 仿真机构。

其他连接元件

为了连接多个 PCB(刚性和柔性),板到板连接器越来越小,间距可低至 0.35 mm。电流范围为 1.5A(功率)和 0.3A(信号)。保持力可高达 10N,而插入力可高达 15N。

 

板对柔性连接器对于具有高度限制的设备非常有用。

 

随着移动设备的复杂性和功能性增加,对具有多个天线、更高数据速率和更高工作频率的更薄器件的需求也随之增加。


EMI 屏蔽层是冲压的一体式和两件式金属壳体,有助于为板装式压力元件提供隔离、最大限度减少串扰并降低 EMI 易感性而不影响系统速度。

弹片

对于充电、扩展坞和接地,可使用弹簧针,因其外形小巧且具有出色的可靠性和耐用性。

 

弹片用于接地,以防止 EMI 噪声和静电,并隔离振动。

 

提供多种弹片产品组合,其高度从 0.8 mm 到 4.3 mm 不等。可通过较小的力 (0.2N - 1.0 N) 使用。

SIM 卡连接器

SIM 卡连接器可能成为可穿戴设备的重要组成部分,例如微型 SIM (2FF)、微型 SIM (3FF) 以及微型 SIM 和微型 SD 连接器的组合。


智能可穿戴设备前景光明。来自行业领先企业的独特互连产品系列必将有利于这场激动人心的革命。