השתמש ב‏אנטנת 5G MIMO‏ קומפקטית עבור קישוריות אופטימלית ואסתטיקה

פריסות רשת 5G מואצות ברחבי העולם עבור קצבי נתונים מהירים יותר, קיבולת מוגדלת וקישוריות חלקה. טכנולוגיית אנטנה כניסות-מרובות יציאות-מרובות (MIMO) היא חיונית למימוש ההבטחות של 5G, כולל שידור וקליטה בו זמנית של זרמי נתונים מרובים, יעילות ספקטרלית משופרת וביצועי רשת כוללים.

למרות שקיימות אפשרויות אנטנה רבות, יישומים רבים דורשים אנטנות MIMO קטנות, עם פרופיל שמתכננים יכולים להתאים בתוך מערכות מוגבלות במקום או למקם במקומות דיסקרטיים ביישומי אבטחה, מגורים, קמעונאות ואחרים.

מאמר זה דן בקצרה באתגרים העומדים בפני מתכננים של התקני 5G קטנים ודיסקרטיים. אחר כך הוא מציג‏ אנטנת 5G/4G MIMO‏ קומפקטית מבית Taoglas שעונה על צרכי המתכננים תוך מתן כיסוי ספקטרום רחב, תאימות כלל-עולמית וקלות שימוש.

יישומים ואתגרים עם אנטנות 5G MIMO קומפקטיות בפרופיל נמוך

ההתקנה הדיסקרטית של ‏אנטנות 5G MIMO קטנות, בעלות פרופיל נמוך, יכולה לספק את קצבי הנתונים והכיסוי הדרושים ביישומים רבים. מתכנני אלקטרוניקה לצרכנים ומערכות אבטחה רוצים לספק ביצועי 5G‏ מבלי להתפשר על אסתטיקה. ביישומים תעשייתיים ותובלה, אנטנות קומפקטיות יכולות לבטל את ההשפעה החזותית המסיחה את הדעת של אנטנות קונבנציונליות גדולות יותר העלולה להיות על מפעילי רכב או ציוד. אנטנות קומפקטיות מאפשרות למתכננים להוסיף קישוריות 5G ביתר קלות ביישומים עצמאיים קטנים יותר, כגון שילוט דיגיטלי, עמדות נקודת-מכירה ומכשירי רשת.

עבור יישומים במערכות עיבוד תעשייתיות והאינטרנט-של-דברים (IoT‏), מתכננים יכולים להוסיף בקלות ‏אנטנות 5G MIMO קטנות כדי לספק קישוריות רשת 5G‏ למקומות מרוחקים או לשרת כאפשרות של קישוריות גיבוי עבור רשתות תקשורת קיימות.

השימוש באנטנות מרובות‏ והעיבוד הנלווה מאפשרים ריבוב של זרמי נתונים אינדיבידואליים כדי לשפר את אמינות הקישור ולפצות על אובדן אות כדי לשמור על קצבי נתונים גבוהים. אנטנות MIMO מונעות ירידת איכות אותות עקב high path loss בתקשורת גלים-מילימטריים ודעיכה מרובת נתיבים המוחמרת עם פריסות תאים קטנים שנמצאות בשימוש נרחב ברשתות 5G.

למרות שטכנולוגיית MIMO‏ מציעה יתרונות משמעותיים, היא גם מציבה אתגרי מימוש. אתגרים אלה כוללים מזעור צימוד הדדי ומקסום בידוד בין האלמנטים של אנטנת MIMO כדי להבטיח ביצועי קרינה אופטימליים.

תכנים קודמים של אנטנות MIMO טיפלו בחששות אלה על ידי הגדלת המרחק הפיזי בין האנטנות. זה השאיר את המשתמשים להתמודד עם ההתקנה של מערכות אנטנה גדולות. כשמתכננים מחפשים לספק התקנות מוגבלות במקום, המרחב הפיזי להצבת אנטנות מרובות בתכן אנטנת MIMO הופך למוגבל הרבה יותר. כתוצאה מכך, השפעות כמו צימוד הדדי ויעילות מופחתת הופכות בולטות יותר.

התגברות על אתגרים אלה דורשת גישות חדשות הכרוכות בחומרים, שיטות הפרדה (Decoupling), מזעור ותכנון אופטימלי של מישור הקרקע מתקדמים יותר.

פתרון פשוט יותר להתקנת אנטנת 5G

דוגמה מצוינת ליישום גישות חדשות היא סדרת‏ ה-Taoglas MA322.A.001 Comet של אנטנת MIMO‏ (איור 1‏). התקן זה מספק ביצועי 5G MIMO‏ בגורם צורה דמוי דיסקוס בעל פרופיל נמוך, במידות 80 x‏ 18.1 מילימטר (mm) ומשקל 113 גרם (g).

איור 1‏: אנטנת ה-MA322 5G MIMO, המתוכננת להתקנה קלה ודיסקרטית עם הרכבה מגנטית או הדבקה, ‏היא במידות 80 x‏ 18.1 מ"מ בלבד. (מקור תמונה: Taoglas)

גורם הצורה והמשקל של ה-MA322 מאפשרים להשתמש בה ביישומים בהם אנטנות גדולות וכבדות אינן מעשיות או רצויות. היא גם מתוכננת עבור הרכבה מגנטית או הדבקה, מספקת קישוריות 5G ביישומים קיימים היכן שחורי הרכבה קדוחים אינם רצויים. אלה כוללים יישומים כמו מגישי עזרה ראשונה וכלי-רכב של שירותי חירום הדורשים תקשורת 5G משודרגת. כדי לפשט את חיבור האנטנה ליישום של המשתמש, כל אחד מחיבורי אנטנה זו, MIMO 1 ו-2, בא עם כבל הפסדים-נמוכים של 2 מטר (m) עם מחברים תת-זעירים גרסה A ‏(SMA) תדר-גבוה.

מארז האנטנה, שמתאים להתקנת פנים או חוץ, הוא בעל תחום טמפרטורות עבודה של 40‎°C- עד ‎85°C+ ומדורג IP67, מספק הגנה אטומה לאבק והגנה מפני חדירת מים בטבילה עד לעומק של 1 מ'. מארז האנטנה מיוצר עם פלסטיק‏ אקרילוניטריל סטירן אקרילט (ASA) כדי לספק את היציבות האולטרה-סגולה (UV) הדרושה עבור התקנות חוץ לטווח-ארוך. כלול גם פד ‏קצף-מוצק 3M נפרד, שמאפשר הרכבה דביקה על משטחים לא מגנטיים.

האנטנה תואמת עם רישום, הערכה, אישור ותקנות הגבלת‏ כימיקלים (REACH‏) של האיחוד האירופי (EU) וחוקי הגבלות EU של‏ חומרים מסוכנים (RoHS‏).

ביצועים עיליים עם תמיכה עולמית בתדרי סלולר

ה-MA322, המתוכננת עם שתי אנטנות 5G/4G ביצועים-עיליים, תומכת בתדרים סלולריים 5G כלל עולמיים‏ ופסי 4G,‏ 3G ו-2G‏ מ-617 מגה-הרץ (MHz‏) עד ‎5925 MHz‏. היא עושה זאת תוך אספקת מאפייני ביצועים שבדרך כלל חסרים באנטנות קטנות.

עם מאפייני הפסדי-ההחזר הנמוכים שלה וערך מפרט יחס גלים עומדים מתח (VSWR) אפס שלה, אנטנת ה-MA322 פועלת ברמות יעילות אופייניות של אנטנות קטנות מבלי להקריב את ביצועי האותות (איור 2‏).

איור 2‏: תכנון חדשני מאפשר ל-MA322 לספק רמות נצילות שבעבר לא ניתן היה להשיג באנטנות בגודל דומה בצורת דיסקוס. (מקור תמונה: Taoglas)

אנטנת ה-MA322, שמתוכננת לעמוד בדרישות מתכננים של תקשורת לטווח גדול והפחתת הפסדי-מסלול, משיגה רמות הגבר שיא יציבות (איור 3‏) ותבניות קרינה רב-כיווניות מצוינות (איור 4‏) בכל תחום תדרי העבודה שלה. הגבר השיא המקסימלי שלה הוא 4.2 דציבלים יחסית לאיזוטרופי (dBi‏), ותחום תדרי העבודה שלה כולל את פס התדרים ‎3550 MHz,‏ שנמצא בתוך פסי התדרים 5G המשמשים לעתים קרובות בארצות הברית ובאירופה.

איור 3‏: ה-MA322 עומדת בדרישה להגבר שיא יציב, משיגה הגבר שיא מקסימלי מוגדר של ‏4.2‎ dBi‏. (מקור תמונה: Taoglas)

איור 4‏: ה-MA322 מציעה תבניות קרינה אחידות ביותר בתחום תדרי העבודה שלה, כולל בפס התדר ‎3550 MHz‏ המוצג כאן. (מקור תמונה: Taoglas)

עם הביצועים היציבים‏ וההתקנה הקלה שלה, אנטנת ה-MA322 מציעה למתכננים ‏פתרון התקנת 5G‏ מוכן עבור מערך מתרחב של יישומים.

סיכום

זמינותם של חומרים מתקדמים יותר ושיטות תכנון אפשרו את הפיתוח של אנטנות MIMO קטנות מבית Taoglas היכולות להשיג את רמות ההגבר והנצילות הדרושות עבור עבודת 5G. התקן קומפקטי בעל פרופיל נמוך זה מאפשר למתכננים להוסיף קישוריות 5G ליישומים עם מקום מוגבל, היכן שנדרשות אבטחה, אסתטיקה וקלות שימוש.