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行业浅谈 I 疫情下消费电子行业的发展趋势



一  疫情对电子消费领域有何影响?

新冠疫情的蔓延对所有行业都带来了一定程度的不利影响。但出人意料的是,在最近几年当中的疫情背景下,消费电子产品的销售却呈现逆势增长趋势。消费电子领域的逆势增长主要有两方面的原因:


1、是远程办公和远程教育的需要刺激了消费者对于消费电子产品更新换代的需求。联想、惠普、戴尔等品牌的PC产品在这两年的销售业绩都有提振。移动电子产品,如手机、平板等也在远程授课的需要下获得了新的销售活力。



二、是汽车行业迎来新一轮的购买热情。疫情对全球芯片业造成巨大影响,汽车行业面临芯片荒,即使是传统的化石能源汽车也需要大量的电子元器件,芯片短缺导致汽车缺货。在消费市场上有一个现象,某种商品越是缺货,消费者的购买热情就越高,商品的价格也会随之上涨。汽车因芯片问题缺货反而激发了消费者购买汽车的热情,这在某种程度上造成了消费电子产品市场的繁荣。




二  当下疫情中的消费性电子产品现状

消费电子这个行业现在大部分都是已经过了快速增长的阶段,疫情将影响全球消费性电子产品的供应链和制造能力。同时,隔离状态或限制旅行而导致工厂开工被延迟也将直接产生劳动力供应的缺口,疫情可能会影响全球和中国消费性电子产品市场。


但伴随着疫情过后消费电子的反弹和需求的恢复,有望带动新的一轮景气周期。如疫情如期稳定,伴随着“疫情”的拐点出现,下一季度有望迎来终端的需求反弹。针对健康管理、家庭卫生、远程办公、市场销售模式以及机器人的消费电子产品,将会出现一波爆发式增长。





消费电子属于可选消费之一,与零售、传媒、纺服和其他可选消费不同,消费电子存在明显的产品升级和更新换代需求。

消费电子产品供给端,由于疫情造成复工延期和产能利用率降低,利润端受用工成本和制造费用上升的影响或将面临一定压力,所以,抓住疫情后的机遇,控制企业成本,提高产品竞争力等,将是消费性电子产品企业接下来要重点考虑的事情。




三  我们能为你做什么

如今,很难想象有哪种消费电子产品不包含天线,甚至连车库门开启器也可以通过蓝牙或 WiFi 与手机相连。每当有新的射频天线添加到 PCB 版图中,都会给射频设计师带来新的难题,特别是当前的设计又开始重视起模拟设计技能。随着诸多射频功能被添加到新的 PCB 上,设计师该如何确保系统中的信号不被破坏,并保持信号完整性呢?


一些简单的设计选择可以确保射频信号不被附近的数字元器件所削弱,同时也将有助于防止多个模拟信号之间发生相互干扰。虽然在设计混合信号或全射频系统时,需要考虑很多射频设计方面的问题,但天线设计和版图可能是较重要的两个方面。

射频天线版图技巧

设计好天线之后,需要判断应该把它放在 PCB 上的什么位置。射频设计师可从混合信号设计师那里获得一些技巧(大多数射频电路板实际上是混合信号电路板),以防止射频前端、后端和数字部分之间出现干扰。

高效辐射:旨在确保来自天线单元的辐射离开电路板,而不被 PCB 版图中的其他结构所接收。

隔离:同样,我们也不希望 PCB 版图中的多个部分直接发生相互干扰。

电磁兼容性 (EMC):最后,需要确保版图不会接收来自其他设备的信号,这些设备可能在广泛的频率范围内发射信号。


在 PCB 的实际设计中,大多数设计目标都是相互竞争的,但有两个要点需要遵循,这将有助于平衡这些设计目标。

在 PCB 版图中让电路模块彼此分开

这是一个基本的混合信号 PCB 设计要点,也同样适用于射频天线的版图。需要将天线部分放置在电路板上,并与其他电路模块分开。一般来说,最好是将天线部分放在靠近电路板边缘的位置,并远离其他模拟元件。这样可以将强辐射限制在电路板上的一个位置,并确保各个部分之间的干扰较小。



PCB 上的网格化系统版


网格化的挑战在于确保不同部分的回流路径不会相互干扰,否则将导致噪声耦合和串扰。使用集成在先进 PCB 设计工具中的场求解器,将有助于在创建版图时发现回流路径的偏差。对于高频设计,要采用连续的接地平面结构,以确保一致的回流路径。

隔离天线部分

现代手机和高速数据网络设备采用了创造性的隔离结构,这已成为射频隔离技术的黄金标准。很简单,隔离就是在电路板上的射频敏感元件周围放置一些屏蔽物,以阻止发射器和接收器之间的电波传播。下面的表格中介绍了可以用于射频天线部分的一些结构,以隔离元件、馈线和天线,或隔离外部噪声源。





隔离结构通常放置在射频元件之间,以阻止它们之间的噪声耦合和功率交换。确定使用哪种隔离结构来确保射频天线信号的完整性,是一个复杂的设计问题,业界对此已经进行了深入的研究。如果我们不是椭圆积分方面的专家,就需要依靠电磁 (EM) 场求解器来确定这些结构如何影响馈线/射频天线的阻抗,以及这些结构提供的隔离水平。


如果使用电磁场求解器,就可以使用近场和远场仿真来确定 PCB 版图中出现强辐射的区域。一旦确定了这些区域以及发射的频率,将有助于确定应该使用哪种类型的隔离策略。最好是直接使用频域(FDFD 方法),而不是使用傅里叶变换来转换 FDTD 结果


射频天线设计和版图创建需要格外注意细节,因此多加谨慎是有意义的,从而确保射频设计的隔离和信号完整性。


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