Vítejte, dnes je
sobota 21.
prosinec 2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky 
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).
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.
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).
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
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).
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.
