Antena panelowa CPE 2,4–2,5 GHz 11 dBi z kablem RG178 i złączem I-PEX, CPE00026

Pasmo 2,4 GHz pozostaje najważniejszym czynnikiem w technologii bezprzewodowej krótkiego zasięgu, a zapotrzebowanie na sprzęt CPE zapewniający stabilne łącze w dużym zasięgu nigdy nie było większe. Zespoły ds. produktów nieustannie stają przed wyzwaniem umieszczenia prawdziwej apertury promieniującej w obudowie, która jest cienka, tania jak na blachę i już wypełniona płytą główną, rozpraszaczem ciepła i zasilaczem. Rozwiązaniem są płaskie moduły antenowe, które mają własną płaszczyznę uziemienia i docierają do radia za pomocą krótkiego, elastycznego pigtaila. Z dumą przedstawiamy antenę panelową CPE 2,4–2,5 GHz 11 dBi, model CPE00026, wbudowany moduł kierunkowy zaprojektowany dla platform CPE, mostów bezprzewodowych i bramek Wi-Fi.

Antena ta stanowi praktyczne połączenie tłoczonego aluminiowego radiatora i krótkiego przewodu koncentrycznego. Jego podstawową zaletą jest format: aluminiowa płyta o wymiarach 180 × 69,4 mm i grubości zaledwie 1 mm, z dwoma przewodami RG178 zakończonymi wtyczkami I-PEX (MHF), dzięki czemu moduł montowany jest bezpośrednio do wnętrza obudowy CPE za pomocą dwóch śrub H6. Pasmo robocze obejmuje zakres 2,4–2,5 GHz przy impedancji nominalnej 50 omów i wzmocnieniu nominalnym 11 ±0,7 dBi. Ponieważ grzejnik jest wykonany z metalu, a nie z laminatu, nie wymaga osobnej płyty nośnej i zachowuje swój kształt po dokręceniu obudowy. Jest to praktyczny wybór w przypadku platform, gdzie antena musi zniknąć w produkcie, a nie go ozdabiać.

Doskonałość techniczna: główna zaleta

Wydajność modułu opiera się na trzech czynnikach: aluminiowym grzejniku płytowym, dyscyplinie dopasowania, która utrzymuje płaską opaskę oraz podwójnych przewodach RG178 z wtyczkami I-PEX, które ułatwiają integrację mechaniczną.

Nominalne wzmocnienie 11 dBi na płycie aluminiowej o grubości 1 mm

Elementem promieniującym jest tłoczona blacha aluminiowa o wymiarach 180 × 69,4 mm i grubości 1 mm, uformowana w dwie połączone sekcje za pomocą mostka łączącego. Taka geometria zapewnia modułowi nominalne wzmocnienie wynoszące 11 ± 0,7 dBi bez utraty grubości w porównaniu z konwencjonalnym stosem łat. Grzejniki płytowe przynoszą konstruktorom CPE dwie praktyczne korzyści. Po pierwsze, płyta jest samonośna mechanicznie, dzięki czemu moduł można zamocować za pomocą dwóch śrub H6 i nie wymaga plastikowego nośnika ani taśmy dwustronnej. Po drugie, metal jest stabilnym środowiskiem dielektrycznym: wilgoć i dryf temperatury działają na niego w znacznie mniejszym stopniu niż na stos laminatu, co ma znaczenie, ponieważ zakres roboczy wynosi w tym przypadku od -20°C do +70°C przy przechowywaniu od -30°C do +80°C. Pomiary w komorze przy 2,4, 2,45 i 2,5 GHz wykazały szerokość wiązki 3 dB w zakresie od około 46° do 67°, co odpowiada łączu kierunkowemu, w którym antena równorzędna jest ustawiona w znanym kierunku.

Dopasowana dyscyplina w paśmie 2,4–2,5 GHz

Limit arkusza danych wynosi VSWR ≤1,92 w pełnym paśmie 2,4–2,5 GHz. Zmierzony za pomocą analizatora sieci moduł zwraca 1,88 przy 2,4 GHz, 1,24 przy 2,45 GHz i 1,99 na brzegu pasma 2,5 GHz, przy stratach odbicia wynoszących 16,96 dB, 19,44 dB i 9,78 dB w tych trzech punktach. Taki profil jest tym, czego oczekuje radioodbiornik CPE: duży margines w środku pasma, w którym działa większość kanałów, i wciąż powyżej linii straty zwrotnej 10 dB w miejscu, w którym pasmo się kończy. Impedancja wynosi nominalnie 50 omów, więc moduł współpracuje ze standardowymi interfejsami 2,4 GHz bez pasującej sieci na płycie głównej. Umieszczenie zapałki na antenie, a nie na płytce, pozwala również na umieszczenie tego samego modułu w kilku modelach CPE z różnymi układami PCB.

Podwójne przewody RG178 i interfejs I-PEX do wbudowanej integracji

Radiator dochodzi do radia poprzez dwa pomarańczowe przewody koncentryczne RG178, każdy zakończony wtyczką I-PEX (MHF). Wybrano RG178 ze względu na połączenie dokładności 50 omów i małej średnicy: przy 3,3 dB/m przy 20 °C jego strata jest na tyle niska, że ​​zasilanie nie pochłania wzmocnienia, jakie zapewnia płyta, i jest wystarczająco elastyczny, aby można go było poprowadzić wokół akumulatora, głośnika lub radiatora. Dzięki dwóm przewodom zamiast jednemu moduł może niezależnie zasilać obie sekcje grzejnika, co zapewnia zrównoważony rozkład prądu i pozwala uniknąć przekrzywienia układu, jakie spowodowałoby pojedyncze asymetryczne zasilanie. Wtyczki stanowią standardowy interfejs mikrokoncentryczny na płytach CPE i bramkach, więc montaż odbywa się na zasadzie wciskania, bez lutowania i strojenia. Kwalifikacje mechaniczne są określone, ale nie zakładane: zespół przechodzi test siły ciągnącej 10 N, upadek z wysokości 1 m i wibracje w zakresie 10–55 Hz przy przemieszczeniu 0,35 mm i przyspieszeniu 50,0 m/s² w ciągu 30 cykli przemiatania. Rezystancja napięciowa jest znamionowa dla iskry izolacji 1,5 kV, iskry płaszcza 1,5 kV i izolacji do powłoki 0,5 kV, a moduł jest zgodny z dyrektywą RoHS.

Wszechstronne scenariusze zastosowań

Płaski format i krótki pigtail I-PEX sprawiają, że moduł ten jest przydatny wszędzie tam, gdzie radio 2,4 GHz potrzebuje prawdziwej apertury w cienkiej obudowie.

CPE i stały dostęp bezprzewodowy

Wewnętrzne i zewnętrzne jednostki CPE: płytkę mocuje się do wewnętrznej ściany obudowy i wskazuje na miejsce obsługującej komórkę lub mostek równorzędny, dodając margines łącza tam, gdzie wbudowana antena PCB nie wystarczy.

Mosty bezprzewodowe i łącza punkt-punkt: wzór kierunkowy koncentruje energię wzdłuż osi łącza zamiast emitować ją do pomieszczenia, co zmniejsza zakłócenia pomiędzy sąsiednimi instalacjami na tym samym kanale.

Zasięg Wi-Fi i inteligentne bramy domowe

Routery, punkty dostępowe i bramy: pojedynczy moduł zastępuje antenę meandrową lub chipową na płycie głównej, uwalniając obszar płyty i eliminując potrzebę tworzenia obszaru chronionego wokół radia.

Inteligentne koncentratory i kamery domowe: mocowanie za pomocą dwóch śrub i zakres roboczy od -20°C do +70°C pasują do obudów, które instaluje się raz i pozostawia uruchomionych przez lata, w tym do jednostek montowanych na ścianie i suficie.

Integracja OEM i wymiana na rynku wtórnym

Projekt OEM i ponowne wykorzystanie platformy: ponieważ zapałka znajduje się na antenie, a interfejs jest standardową wtyczką I-PEX, ten sam moduł może obsłużyć kilka modeli CPE i kilka partii produkcyjnych bez ponownego dostrajania.

Wymiana i naprawa w terenie: moduł jest częścią do samodzielnego montażu dla jednostek, których oryginalna antena została uszkodzona lub których margines łącza uległ pogorszeniu i nie wymaga żadnego sprzętu kalibracyjnego na miejscu.

Wniosek: Przyszłość anten wbudowanych 2,4 GHz

Antena panelowa CPE 2,4–2,5 GHz 11 dBi, CPE00026, to coś więcej niż element pasywny. Jest to mechaniczne i elektryczne rozwiązanie jednego z powtarzających się problemów w projektowaniu CPE: uzyskanie wzmocnienia bez zwiększania grubości i uzyskanie powtarzalnego dopasowania bez strojenia na linii. Umieszczając grzejnik 11 ± 0,7 dBi na 1 mm aluminiowej płycie, utrzymując VSWR ≤1,92 w paśmie 2,4–2,5 GHz przy 50 omach i dostarczając sygnał przez podwójne przewody RG178 z wtyczkami I-PEX, pozwala konstruktorom traktować antenę jak numer części, a nie projekt. Kwalifikacja go pod kątem odporności na siłę ciągnącą, upadki, wibracje i napięcie oznacza, że ​​moduł ma już określone ograniczenia mechaniczne. Dla każdej platformy 2,4 GHz, która wymaga wzmocnienia kierunkowego w cienkiej obudowie z metalu i tworzywa sztucznego, ta antena jest praktycznym wyborem.