2,4–2,5 GHz 11 dBi CPE-Panel-Antenne mit RG178-Kabel und I-PEX-Anschluss, CPE00026
Das 2,4-GHz-Band bleibt das Arbeitspferd der drahtlosen Kommunikation im Nahbereich, und die Nachfrage nach CPE-Hardware, die eine stabile Verbindung über große Entfernungen hinweg aufrechterhält, war noch nie so hoch. Produktteams stehen ständig vor der Herausforderung, eine echte Strahlungsöffnung in ein Gehäuse einzubauen, das dünn, aus billigem Blech und bereits mit einem Mainboard, einem Wärmeverteiler und einem Netzteil vollgestopft ist. Die Lösung liegt in flachen Antennenmodulen, die über eine eigene Grundplatte verfügen und das Radio über einen kurzen, flexiblen Pigtail erreichen. Wir sind stolz, die 2,4–2,5 GHz 11 dBi CPE-Panel-Antenne, Modell CPE00026, vorstellen zu können, ein integriertes Richtmodul, das für CPE-, Wireless Bridge- und Wi-Fi-Gateway-Plattformen entwickelt wurde.
Diese Antenne ist eine praktische Kombination aus einem gestanzten Aluminiumstrahler und einer kurzen Koaxialzuleitung. Sein Hauptvorteil ist das Format: eine 180 × 69,4 mm große und nur 1 mm dicke Aluminiumplatte mit zwei RG178-Leitungen, die in I-PEX (MHF)-Steckern abgeschlossen sind, sodass das Modul mit zwei H6-Schrauben direkt an der Innenseite eines CPE-Gehäuses montiert werden kann. Das Betriebsband umfasst 2,4–2,5 GHz bei einer Nennimpedanz von 50 Ohm und einer Nennverstärkung von 11 ±0,7 dBi. Da der Kühler aus Metall und nicht aus Laminat besteht, benötigt er keine separate Trägerplatte und behält seine Form, wenn das Gehäuse festgeschraubt wird. Es ist die praktische Wahl für Plattformen, bei denen die Antenne im Produkt verschwinden und nicht dekoriert werden muss.
Technische Exzellenz: Der Kernvorteil
Die Leistung des Moduls beruht auf drei Dingen: dem Aluminiumplattenkühler, der passenden Disziplin, die das Band flach hält, und den zwei RG178-Kabeln mit I-PEX-Steckern, die die mechanische Integration vereinfachen.
11 dBi Nominalgewinn auf einer 1-mm-Aluminiumplatte
Das Strahlungselement ist ein gestanztes Aluminiumblech mit den Maßen 180 × 69,4 mm und 1 mm Dicke, das in zwei miteinander verbundene Abschnitte mit einer Verbindungsbrücke geformt ist. Diese Geometrie verleiht dem Modul eine nominale Verstärkung von 11 ±0,7 dBi ohne den Dickennachteil eines herkömmlichen Patch-Stacks. Metallplattenheizkörper bieten CPE-Herstellern zwei praktische Vorteile. Erstens ist die Platte mechanisch selbsttragend, sodass das Modul mit zwei H6-Schrauben befestigt werden kann und weder einen Kunststoffträger noch doppelseitiges Klebeband benötigt. Zweitens ist das Metall eine stabile dielektrische Umgebung: Feuchtigkeit und Temperaturdrift wirken auf es weitaus weniger als auf einen Laminatstapel, was wichtig ist, da der Betriebsbereich hier bei −20 °C bis +70 °C liegt, bei einer Lagerung bis zu −30 °C und bis zu +80 °C. Kammermessungen bei 2,4, 2,45 und 2,5 GHz zeigen eine Strahlbreite von 3 dB im Bereich von etwa 46° bis 67°, was einer Richtverbindung entspricht, bei der die Peer-Antenne in einer bekannten Richtung sitzt.
Passende Disziplin über 2,4–2,5 GHz
Der Datenblattgrenzwert liegt bei VSWR ≤1,92 über das gesamte 2,4–2,5-GHz-Band. Gemessen mit einem Netzwerkanalysator gibt das Modul 1,88 bei 2,4 GHz, 1,24 bei 2,45 GHz und 1,99 am 2,5-GHz-Bandrand zurück, mit einer Rückflussdämpfung von 16,96 dB, 19,44 dB und 9,78 dB an diesen drei Punkten. Dieses Profil ist es, was ein CPE-Funkgerät wünscht: ausreichend Spielraum in der Bandmitte, wo die meisten Kanäle arbeiten, und immer noch über der 10-dB-Rückflussdämpfungslinie, wo das Band endet. Die Impedanz beträgt nominal 50 Ohm, sodass das Modul mit Standard-2,4-GHz-Frontends ohne passendes Netzwerk auf dem Mainboard kompatibel ist. Durch die Platzierung der Übereinstimmung auf der Antenne statt auf der Platine kann das gleiche Modul auch in mehrere CPE-Modelle mit unterschiedlichen PCB-Layouts eingebaut werden.
RG178-Doppelkabel und I-PEX-Schnittstelle für integrierte Integration
Der Strahler erreicht das Radio über zwei orangefarbene RG178-Koaxialkabel, die jeweils in einem I-PEX-Stecker (MHF) enden. RG178 wurde aufgrund seiner Kombination aus 50-Ohm-Genauigkeit und kleinem Durchmesser ausgewählt: Mit 3,3 dB/m bei 20 °C ist sein Verlust niedrig genug, dass die Einspeisung nicht die Verstärkung der Platte auffrisst, und es ist flexibel genug, um um eine Batterie, einen Lautsprecher oder einen Kühlkörper herum verlegt zu werden. Durch zwei statt einer Leitung kann das Modul beide Abschnitte des Strahlers unabhängig voneinander speisen, wodurch die Stromverteilung ausgeglichen bleibt und die Musterverzerrung vermieden wird, die eine einzelne asymmetrische Einspeisung mit sich bringen würde. Bei den Steckern handelt es sich um die Standard-Mikrokoaxialschnittstelle auf CPE- und Gateway-Boards, sodass die Montage ein Steckvorgang ohne Löten und ohne Abstimmungsschritte ist. Die mechanische Eignung wird spezifiziert, nicht vorausgesetzt: Die Baugruppe besteht einen 10-N-Ziehkrafttest, einen 1-m-Falltest und Vibrationen von 10–55 Hz bei 0,35 mm Verschiebung und 50,0 m/s² Beschleunigung über 30 Sweep-Zyklen. Die Spannungsfestigkeit beträgt 1,5 kV Isolationsfunken, 1,5 kV Mantelfunken und 0,5 kV Isolation-zu-Mantel, und das Modul ist RoHS-konform.
Vielfältige Anwendungsszenarien
Das flache Plattenformat und der kurze I-PEX-Pigtail machen dieses Modul überall dort nützlich, wo ein 2,4-GHz-Radio eine echte Öffnung in einem dünnen Gehäuse benötigt.
CPE und fester drahtloser Zugang
CPE-Einheiten für den Innen- und Außenbereich: Die Platte wird an der Innenwand des Gehäuses montiert und zeigt auf den Standort der versorgenden Zelle oder die Peer-Brücke, wodurch ein Linkspielraum entsteht, wo die integrierte PCB-Antenne nicht ausreicht.
Drahtlose Brücken und Punkt-zu-Punkt-Verbindungen: Das Richtmuster konzentriert die Energie entlang der Verbindungsachse, anstatt sie in den Raum abzustrahlen, wodurch Interferenzen zwischen benachbarten Installationen auf demselben Kanal reduziert werden.
WLAN-Abdeckung und Smart-Home-Gateways
Router, Access Points und Gateways: Ein einzelnes Modul ersetzt eine Mäander- oder Chip-Antenne auf dem Mainboard, wodurch Platinenfläche frei wird und kein Sperrbereich um das Radio herum erforderlich ist.
Smart-Home-Hubs und Kameras: Die Zwei-Schrauben-Montage und der Betriebsbereich von −20 °C bis +70 °C eignen sich für Gehäuse, die einmal installiert und jahrelang in Betrieb bleiben, darunter auch Wand- und Deckengeräte.
OEM-Integration und Aftermarket-Ersatz
OEM-Design-in und Wiederverwendung der Plattform: Da das Match auf der Antenne sitzt und die Schnittstelle ein Standard-I-PEX-Stecker ist, kann dasselbe Modul mehrere CPE-Modelle und mehrere Produktionschargen ohne Neuabstimmung bedienen.
Austausch und Reparatur vor Ort: Das Modul ist ein Drop-In-Teil für Geräte, deren Originalantenne beschädigt wurde oder deren Verbindungsspielraum sich verschlechtert hat, und erfordert keine Kalibrierungsausrüstung vor Ort.
Fazit: Die Zukunft eingebauter 2,4-GHz-Antennen
Die 2,4–2,5 GHz 11 dBi CPE-Panel-Antenne, CPE00026, ist mehr als eine passive Komponente. Es handelt sich um eine mechanische und elektrische Lösung für eines der wiederkehrenden Probleme bei der CPE-Konstruktion: Verstärkung ohne Erhöhung der Dicke und eine wiederholbare Übereinstimmung ohne Abstimmung an der Linie. Durch die Platzierung eines Strahlers mit 11 ±0,7 dBi auf einer 1-mm-Aluminiumplatte, einem VSWR ≤1,92 über 2,4–2,5 GHz bei 50 Ohm und der Übertragung des Signals über zwei RG178-Kabel mit I-PEX-Steckern können Hersteller die Antenne als Teilenummer und nicht als Designprojekt behandeln. Durch die Qualifizierung gegen Zugkraft, Fall-, Vibrations- und Spannungsfestigkeit bedeutet das, dass das Modul die bereits angegebenen mechanischen Grenzen einhält. Für jede 2,4-GHz-Plattform, die eine Richtungsverstärkung in einem dünnen Metall-Kunststoff-Gehäuse benötigt, ist diese Antenne die praktische Wahl.
