Brug en kompakt 5G MIMO-antenne for at få optimal konnektivitet og æstetik

Udrulningen af 5G-netværk accelererer globalt for at opnå hurtigere datahastigheder, øget kapacitet og problemfri konnektivitet. MIMO-antenneteknologi (multiple-input multiple-output) er afgørende for at indfri løfterne om 5G, herunder samtidig transmission og modtagelse af flere datastrømme, forbedret spektraleffektivitet og den generelle netværksydelse.

Selv om der findes mange antennemuligheder, kræver mange anvendelser små MIMO-antenner med lav profil, som designerne kan indpasse i systemer med begrænset plads eller placere på diskrete steder i sikkerheds-, bolig-, detail- og andre anvendelser.

Denne artikel diskuterer kort de udfordringer, som designere af små og diskrete 5G-enheder står over for. Derefter introduceres en kompakt 5G/4G MIMO-antenne fra Taoglas, der opfylder designernes behov, samtidig med at den giver bred spektrum-dækning, global kompatibilitet og brugervenlighed.

Anvendelser og udfordringer for kompakte, lavprofilerede 5G MIMO-antenner

Den diskrete installation af små, lavprofilerede 5G MIMO-antenner kan give de datahastigheder og den dækning, der kræves for mange anvendelser. Designere af forbrugerelektronik og sikkerhedssystemer ønsker at levere 5G-ydelse uden at gå på kompromis med æstetikken. I transport- og industriapplikationer kan kompakte antenner eliminere den distraherende visuelle effekt, som større konventionelle antenner kan have på operatører af køretøjer eller udstyr. Kompakte antenner gør det lettere for designere at tilføje 5G-konnektivitet i mindre, selvstændige applikationer som digital skiltning, salgssteder og netværksapparater.

Til applikationer i industrielle processystemer og Internet of Things (IoT) kan designere nemt tilføje små 5G MIMO-antenner for at give 5G-netværkskonnektivitet i fjerntliggende steder eller fungere som en valgmulighed for reservekonnektivitet i eksisterende kommunikationsnetværk.

Brugen af flere antenner og den tilhørende behandling gør det muligt at multiplekse individuelle datastrømme for at forbedre forbindelsens pålidelighed og kompensere for signaltab for at opretholde høje datahastigheder. MIMO-antenner modvirker signalforringelse på grund af højt strækningstab ved kommunikation i millimeterbølgeområdet og flervejsudbredelses (multipath)-dæmpning, der forværres med udrulning af små celler, der bruges meget i 5G-netværk.

Selvom MIMO-teknologien giver betydelige fordele, giver den også udfordringer med implementeringen. Disse udfordringer inkluderer minimering af gensidig kobling og maksimering af isolering mellem elementerne i en MIMO-antenne for at sikre optimal strålingsydelse.

Tidligere MIMO-antennedesigns løste disse problemer ved at øge den fysiske afstand mellem antennerne. Det betød, at brugerne måtte klare installationen af store antennesystemer. I takt med at designere søger at imødekomme pladsbegrænsede installationer, bliver den fysiske plads til at placere flere antenner i et MIMO-antennedesign meget mere begrænset. Som følge heraf bliver effekter som gensidig kobling, og reduceret effektivitet mere udtalt.

At overvinde disse udfordringer kræver nye tilgange, der involverer mere avancerede materialer, afkoblingsmetoder, miniaturisering og optimeret jordplansdesign.

En mere enkel løsning til installation af 5G-antenner

Et fremragende eksempel på anvendelsen af nye tilgange er Taoglas MA322.A.001 Comet-serie MIMO-antenne (figur 1). Denne enhed leverer 5G MIMO-ydelser i en pucklignende formfaktor med lav profil, der måler 80 x 18,1 millimeter (mm) og vejer 113 gram (g).

Figur 1: MA322 5G MIMO-antennen er designet til at blive installeret nemt og diskret med magnetisk eller selvklæbende montering og måler kun 80 x 18,1 mm. (Billedkilde: Taoglas)

MA322's formfaktor og vægt gør det muligt at bruge den i situationer, hvor store og tunge antenner ikke er praktiske eller ønskede. Den er også designet til magnetisk eller selvklæbende montering, hvilket giver 5G-konnektivitet i eksisterende installationer, hvor borede monteringshuller ikke er ønskelige. Det inkluderer applikationer som førstehjælpere og udrykningskøretøjer, der har brug for opgraderet 5G-kommunikation. For at forenkle antennens tilslutning til brugerens anlæg leveres hver af denne antennes MIMO 1- og 2-tilslutninger med et 2 meter (m) langt lavtabskabel med højfrekvente SMA (subminiature version-A)-konnektor.

Antennekabinettet, der er velegnet til indendørs eller udendørs installation, har et driftstemperaturområde på -40 °C til +85 °C og er IP67-klassificeret, hvilket giver støvtæt beskyttelse og beskyttelse mod vandindtrængning ved nedsænkning i op til 1 m vand. Kabinettet er fremstillet af akrylonitrilstyrenakrylat (ASA)-plast for at give den ultraviolette (UV) stabilitet, der er nødvendig for langvarige udendørs installationer. Der medfølger også en separat skumpude fra 3M, som muliggør klæbende montering på ikke-magnetiske overflader.

Antennen overholder Den Europæiske Unions (EU) regler om registrering, vurdering, godkendelse og begrænsning af kemikalier (REACH) og EU's forskrifter om begrænsning af farlige stoffer (Restriction of Hazardous Substances/RoHS).

Høj ydeevne med verdensomspændende understøttelse af mobilnetværksfrekvenser

MA322 er designet med to højtydende 5G/4G-antenner og understøtter verdensomspændende 5G-mobilnetværksfrekvenser og 4G-, 3G- og 2G-bånd fra 617 megahertz (MHz) til 5925 MHz. Det gør den alt imens den leverer præstationsegenskaber, der typisk mangler ved små antenner.

Med sine lave returtabskarakteristika og en specifikationsværdi på nul for standbølgeforhold (voltage standing wave ratio/VSWR) fungerer MA322-antennen ved typiske effektivitetsniveauer for små antenner uden at gå på kompromis med signalydelsen (figur 2).

Figur 2: Et innovativt design gør det muligt for MA322 at levere effektivitetsniveauer, der ikke tidligere er opnået i puckformede antenner af samme størrelse. (Billedkilde: Taoglas)

MA322-antennen er designet til at opfylde designernes krav til langdistancekommunikation og reduktion af strækningstab og opnår stabile spidsforstærkningsniveauer (figur 3) og fremragende rundstrålingsmønstre (figur 4) over hele sit driftsfrekvensområde. Dens maksimale spidsforstærkning er 4,2 decibel i forhold til isotropisk (dBi), og dens driftsfrekvensområde inkluderer 3550 MHz-frekvensbåndet, som ligger inden for de 5G-bånd, der ofte bruges i USA og Europa.

Figur 3: MA322 opfylder kravet om stabil spidsforstærkning og opnår en specificeret maksimal spidsforstærkning på 4,2 dBi. (Billedkilde: Taoglas)

Figur 4: MA322 har meget ensartede udstrålingsmønstre i hele driftsfrekvensområdet, også i det her viste frekvensbånd på 3550 MHz. (Billedkilde: Taoglas)

Med sin stabile ydeevne og nemme installation giver MA322-antennen designere en klar 5G-installationsløsning til et voksende udvalg af anvendelser.

Konklusion

Tilgængeligheden af mere avancerede materialer og designmetoder har gjort det muligt at udvikle små MIMO-antenner fra Taoglas, der kan opnå de påkrævede forstærknings- og effektivitetsniveauer for 5G-drift. Denne kompakte enhed med lav profil gør det muligt for designere at tilføje 5G-konnektivitet ved anvendelser med begrænset plads, hvor sikkerhed, æstetik og brugervenlighed er påkrævet.