Možnosti a typy antén značky Kyocera AVX

Bezdrátová komunikace není jen doménou spotřebních zařízení, jako jsou telefony nebo tablety. Prakticky každý IoT obvod používá přenos v jednom z populárních standardů: WiFi, Bluetooth, LTE či ZigBee. Síla rádiového signálu, a tím i dosah a rychlost přenosu dat, však nezávisí pouze na modulu použitém v daném zařízení – klíčovým faktorem je také výběr správné antény ...

Sortiment antén Kyocera AVX je rozšířením nabídky, která byla dříve opatřena značkou Ethertronics (nyní je součástí skupiny Kyocera AVX). Jedná se o prvky nejvyšší kvality, které jsou přísně specializované pro práci podle specifikací populárních komunikačních standardů. Jsou navrženy pro kompaktní rozměry, mechanickou odolnost a aplikaci v zařízeních IoT. Tyto aplikace zahrnují průmyslová zařízení, která přenášejí M2M data (Machine-to-Machine).

Antény WiFi/Bluetooth

Většina zařízení využívajících připojení Wi-Fi a Bluetooth BLE jsou miniaturizované obvody. Komunikují na krátkou vzdálenost (obvykle do několika metrů) a vyžadují použití nejmenších možných antén. Naštěstí standardní přenosové frekvence v těchto standardech (2,4 GHz a 5 GHz) umožňují konstrukci zářičů v mikroskopických velikostech, např. keramické prvky v pouzdrech SMD. Takové antény jsou samozřejmě k dispozici v nabídce Kyocera AVX. Jejich pouzdro je uzavřeno v kvádru o rozměrech 2×1,2×0,55 mm (vybrané modely). Energetický zisk těchto prvků se pohybuje v rozmezí 1... 4,4 dBi. Nabízejí vynikající všesměrovost, jak je znázorněno níže. Díky tomu nebude úroveň signálu (s typickou lineární polarizací) záviset na prostorové orientaci obvodu.

Obr. 1 Keramická anténa pro povrchovou montáž (SMD)

Sortiment Kyocera AVX zahrnuje SMD antény osazované na PCB deskách (tedy „demo“ verze) s vývody na koaxiální SMA konektor. Jedná se o skvělé pomůcky, které usnadňují práci ve fázi prototypování obvodů a během testování.

Výrobce také poskytuje řešení pro zařízení, která vyžadují umístění antény mimo obvod, aby se optimalizovala její poloha. Taková potřeba nastává mimo jiné v případě vestavěných snímačů či řídicích jednotek umístěných v rozvaděči. Pro takové aplikace jsou určeny antény umístěné v utěsněných pouzdrech s předinstalovanými připojovacími kabely (1 m, SMA zástrčka).

Zde je třeba poznamenat, že antény určené pro pásma 2,4 GHz pracují nejen s WiFi sítěmi a Bluetooth moduly, ale také s řadou dalších standardů, např. ZigBee.

Antény GNSS

GNSS je zkratka z angl. Global Navigation Satellite System, tedy globálního družicového polohového systému. Prvním široce používaným řešením tohoto typu (stále nejoblíbenějším) je samozřejmě americký Navstar GPS (Global Positioning System). V posledních desetiletích se objevily také alternativní systémy: evropský Galileo a čínský BeiDou. Všechny tyto satelity vysílají signály na podobných frekvencích, v rozmezí cca 1,1... 1,6 GHz. To znamená, že výrobci mohou vyrábět antény, které jsou přizpůsobeny pro práci s jakýmkoli dostupným systémem GNSS.

Obr. 3 GPS anténa je vybavena LNA zesilovačem a IPEX (MHF) konektorem

Také v této kategorii dodává Kyocera AVX antény vyrobené ve formátu malých SMD součástek. Tyto typy komponent se budou používat především v mobilních zařízeních. Pokud prostor v krytu daného výrobku umožňuje instalaci o něco větší antény, stojí za zvážení keramický, aktivní přijímač 1004138, jehož těleso o rozměrech 13×13×6,8 mm obsahuje jak anténu, tak i LNA zesilovač (Low Noise Amplifier), který zaručuje vynikající příjem satelitních signálů i v náročných podmínkách (např. v budovách a vozidlech).

Vícepásmové varianty

Podkategorií antén, které by zde měly být zmíněny, jsou vícepásmová řešení (tzv. „combo“). Nejčastěji se používají v systémech pro monitorování vozového parku. Jednotky umístěné v automobilech komunikují nejméně pomocí dvou technologií. Nejprve stahují data ze systému GPS pro lokalizaci vozidla a poté pomocí LTE / GSM sítě odešlou informace o poloze na server, do databáze. Kyocera AVX nabízí antény, které kombinují zářiče určené pro GSM a LTE frekvence v jednom pouzdře. Jsou vybaveny SMA konektory a kabely (1 m). Díky tomu je lze umístit na místo, které poskytuje dobré příjmové a přenosové parametry. Díky stupni krytí IPX7, je lze v případě potřeby namontovat i venku, např. mimo kabinu nákladního vozidla.

Obr. 4 Anténa typu „combo” pro současnou komunikaci ve dvou standardech

GSM/LTE antény

Technologie GSM a LTE se používají nejen v chytrých telefonech a jiných spotřebitelských zařízeních. Přístup k internetu, nezávislý na místní infrastruktuře (např. sítě WiFi), je pro mnoho zařízení IoT nezbytnou funkcí, zejména pro M2M komunikaci (Machine-to-Machine). Používají jej stanice pro monitorování environmentálních podmínek, prvky městských instalací (regulátory pouličního osvětlení, čidla intenzity dopravy). Některá zařízení potřebují pro svou funkci pouze standardní GSM komunikaci. Jedná se například o systémy proti vloupání, které v případě neoprávněného přístupu do chráněného prostoru odešlou SMS zprávu.

Obr. 5 LTE antény firmy Kyocera AVX mohou mít tloušťku pouhých 0,2 mm

Komunikační GSM/LTE antény Kyocera AVX jsou k dispozici v několika formátech. Kromě SMD prvků (49,6×8×3,2 mm) se jedná o produkty v pouzdře, s připojovacím kabelem; nehybné antény namontované v SMA zásuvce, stejně jako plastem potažené zářiče, jejichž tloušťka nepřesahuje 0,2 mm. Tyto jsou vybaveny propojovacím kabelem s populárním U.FL konektorem, který se používá v mnoha komunikačních modulech. Nabídka zahrnuje antény pracující s různými LTE kanály, na nejnižších (od 690 MHz) a vysokých frekvencích (až 2,7 GHz).

RF Antény

Nakonec věnujme pozornost anténám určeným pro RF aplikace, tedy pro komunikaci na krátkou vzdálenost dálkové ovládače, ovladače dálkových spínačů atd.). Moduly tohoto typu pracují v ISM pásmech (Industrial, Scientific, Medical), jejichž frekvence se liší a závisí na předpisech platných v dané zemi. SMD antény firmy Kyocera AVX jsou přizpůsobeny pro dva často používané rozsahy: 863...870 MHz a 902...928 MHz. Prvky se vyznačují energetickým ziskem na úrovni 0,75 dBi.

Také v této kategorii nabízí dodavatel prototypy desek PCB vybavených SMA konektorem a předinstalovanou anténou.

Obr. 6 Prototyp demo desky s SMA konektorem a SMD anténou

Text připravila společnost Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.