2,4–2,5 GHz 11 dBi CPE-paneelantenne met RG178-kabel en I-PEX-connector, CPE00026

De 2,4 GHz-band blijft het werkpaard van draadloze netwerken op korte afstand, en de vraag naar CPE-hardware met een stabiele verbinding binnen bereik is nog nooit zo groot geweest. Productteams worden voortdurend uitgedaagd om een ​​echte stralingsopening in een behuizing te plaatsen die dun is, goedkoop van plaatstaal en al vol met een moederbord, een warmteverspreider en een voeding. De oplossing ligt in platte antennemodules die hun eigen grondvlak hebben en de radio bereiken via een korte, flexibele varkensstaart. Met trots introduceren wij de 2,4–2,5 GHz 11 dBi CPE-paneelantenne, model CPE00026, een ingebouwde directionele module ontworpen voor CPE-, draadloze bridge- en Wi-Fi-gatewayplatforms.

Deze antenne is een praktische combinatie van een gestanst aluminium radiator en een korte coaxiale voeding. Het belangrijkste voordeel is het formaat: een aluminiumplaat van 180 x 69,4 mm, slechts 1 mm dik, met twee RG178-kabels afgesloten met I-PEX (MHF)-stekkers, zodat de module rechtstreeks op de binnenkant van een CPE-behuizing wordt gemonteerd met twee H6-schroeven. De werkband bestrijkt 2,4–2,5 GHz bij een nominale impedantie van 50 ohm, met een nominale versterking van 11 ±0,7 dBi. Omdat de radiator van metaal is en niet van laminaat, heeft hij geen aparte draagplaat nodig en blijft hij vormvast als de behuizing dichtgeschroefd is. Het is de praktische keuze voor platforms waarbij de antenne in het product moet verdwijnen en niet moet worden versierd.

Technische uitmuntendheid: het kernvoordeel

De prestaties van de module zijn afhankelijk van drie dingen: de aluminium plaatradiator, de bijpassende discipline die de band vlak houdt, en de dubbele RG178-kabels met I-PEX-stekkers die de mechanische integratie eenvoudig maken.

11 dBi nominale versterking op een aluminiumplaat van 1 mm

Het stralingselement is een gestempelde aluminium plaat van 180 x 69,4 mm bij een dikte van 1 mm, gevormd in twee gekoppelde secties met een verbindingsbrug. Die geometrie geeft de module een nominale versterking van 11 ±0,7 dBi zonder de diktevermindering van een conventionele patchstapel. Metaalplaatradiatoren bieden twee praktische voordelen voor CPE-bouwers. Ten eerste is de plaat mechanisch zelfdragend, waardoor de module met twee H6-schroeven kan worden gelokaliseerd en er geen plastic drager of dubbelzijdige tape nodig is. Ten tweede is het metaal een stabiele diëlektrische omgeving: vochtigheid en temperatuurschommelingen hebben er veel minder invloed op dan op een laminaatstapel, wat van belang is omdat het werkingsbereik hier −20 °C tot +70 °C bedraagt ​​met opslag tot −30 °C en tot +80 °C. Kamermetingen op 2,4, 2,45 en 2,5 GHz laten een bundelbreedte van 3 dB zien in het bereik van ongeveer 46° tot 67°, wat overeenkomt met een directionele verbinding waarbij de peer-antenne in een bekende richting zit.

Passende discipline over 2,4–2,5 GHz

De datasheetlimiet is VSWR ≤1,92 over de volledige 2,4–2,5 GHz-band. Gemeten op een netwerkanalysator retourneert de module 1,88 op 2,4 GHz, 1,24 op 2,45 GHz en 1,99 op de 2,5 GHz-bandrand, met een retourverlies van 16,96 dB, 19,44 dB en 9,78 dB op deze drie punten. Dat profiel is wat een CPE-radio wil: ruime marge in het midden van de band waar de meeste kanalen actief zijn, en nog steeds boven de 10 dB return-loss-lijn waar de band opraakt. De impedantie is nominaal 50 Ohm, dus de module past op standaard 2,4 GHz front-ends zonder een bijbehorend netwerk op het moederbord. Door de lucifer op de antenne te plaatsen in plaats van op het bord, kan dezelfde module ook in verschillende CPE-modellen met verschillende PCB-indelingen worden geplaatst.

RG178 dubbele kabels en I-PEX-interface voor ingebouwde integratie

De radiator bereikt de radio via twee oranje RG178-coaxiale kabels, elk afgesloten met een I-PEX (MHF)-stekker. De RG178 werd gekozen vanwege de combinatie van een nauwkeurigheid van 50 Ohm en een kleine diameter: met 3,3 dB/m bij 20 °C is het verlies laag genoeg zodat de voeding niet de versterking opeet die de plaat biedt, en hij is flexibel genoeg om rond een batterij, een luidspreker of een koellichaam te worden geleid. Met twee kabels in plaats van één kan de module beide secties van de radiator onafhankelijk voeden, waardoor de stroomverdeling in balans blijft en de patroonscheefheid wordt vermeden die een enkele asymmetrische voeding zou veroorzaken. De pluggen zijn de standaard micro-coaxiale interface op CPE- en gateway-kaarten, dus de montage is een push-fit-operatie zonder solderen en zonder afstemmingsstap. Mechanische kwalificatie is gespecificeerd, niet verondersteld: het geheel doorstaat een trekkrachttest van 10 N, een valtest van 1 m en trillingen van 10–55 Hz bij een verplaatsing van 0,35 mm en een versnelling van 50,0 m/s² gedurende 30 veegcycli. De spanningsweerstand bedraagt ​​1,5 kV isolatievonk, 1,5 kV mantelvonk en 0,5 kV isolatie-tot-mantel, en de module voldoet aan RoHS.

Veelzijdige toepassingsscenario's

Het vlakke plaatformaat en de korte I-PEX-pigtail maken deze module overal bruikbaar waar een 2,4 GHz-radio een echte opening nodig heeft in een dunne behuizing.

CPE en vaste draadloze toegang

CPE-units voor binnen en buiten: de plaat wordt tegen de binnenwand van de behuizing gemonteerd en wijst naar de bedienende cellocatie of de peerbrug, waardoor een verbindingsmarge wordt toegevoegd waar de ingebouwde PCB-antenne niet voldoende is.

Draadloze bruggen en point-to-point-verbindingen: het richtingspatroon concentreert de energie langs de verbindingsas in plaats van deze de kamer in te stralen, waardoor interferentie tussen aangrenzende installaties op hetzelfde kanaal wordt verminderd.

Wi-Fi-dekking en Smart Home Gateways

Routers, toegangspunten en gateways: een enkele module vervangt een meander- of chipantenne op het moederbord, waardoor er ruimte vrijkomt op het bord en er geen uitsluitingsgebied rond de radio nodig is.

Smart home hubs en camera's: de montage met twee schroeven en het werkingsbereik van −20 °C tot +70 °C zijn geschikt voor behuizingen die één keer worden geïnstalleerd en jarenlang blijven draaien, inclusief wand- en plafondgemonteerde eenheden.

OEM-integratie en aftermarket-vervanging

OEM-ontwerp en platformhergebruik: omdat de match op de antenne zit en de interface een standaard I-PEX-stekker is, kan dezelfde module meerdere CPE-modellen en verschillende productiebatches bedienen zonder opnieuw af te stemmen.

Vervanging en reparatie ter plaatse: de module is een drop-in-onderdeel voor eenheden waarvan de originele antenne is beschadigd of waarvan de verbindingsmarge is verslechterd, en er is geen kalibratieapparatuur ter plaatse vereist.

Conclusie: de toekomst van ingebouwde 2,4 GHz-antennes

De 2,4–2,5 GHz 11 dBi CPE-paneelantenne, CPE00026, is meer dan een passief onderdeel. Het is een mechanische en elektrische oplossing voor een van de terugkerende problemen bij CPE-ontwerp: versterking krijgen zonder dikte te krijgen, en een herhaalbare match krijgen zonder afstemming op de lijn. Door een 11 ±0,7 dBi-radiator op een aluminiumplaat van 1 mm te plaatsen, VSWR ≤1,92 over 2,4–2,5 GHz bij 50 Ohm vast te houden, en het signaal af te geven via twee RG178-kabels met I-PEX-stekkers, kunnen bouwers de antenne als een onderdeelnummer behandelen in plaats van als een ontwerpproject. Door het te kwalificeren tegen trekkracht, vallen, trillingen en spanningsweerstand, komt de module aan met zijn reeds aangegeven mechanische limieten. Voor elk 2,4 GHz-platform dat directionele versterking nodig heeft in een dunne behuizing van metaal en plastic, is deze antenne de praktische keuze.