Antena de painel CPE de 2,4–2,5 GHz e 11 dBi com cabo RG178 e conector I-PEX, CPE00026

A banda de 2,4 GHz continua sendo o carro-chefe da tecnologia sem fio de curto alcance, e a demanda por hardware CPE que mantenha um link estável ao alcance nunca foi tão alta. As equipes de produto são constantemente desafiadas a colocar uma abertura de radiação real dentro de um gabinete que seja fino, de chapa metálica barata e já repleto de uma placa-mãe, um dissipador de calor e uma fonte de alimentação. A solução está em módulos de antena de placa plana que carregam seu próprio plano de aterramento e alcançam o rádio através de um pigtail curto e flexível. Temos o orgulho de apresentar a antena de painel CPE de 2,4–2,5 GHz e 11 dBi, modelo CPE00026, um módulo direcional integrado projetado para plataformas CPE, ponte sem fio e gateway Wi-Fi.

Esta antena é uma combinação prática de um radiador de alumínio estampado e uma alimentação coaxial curta. Sua principal vantagem é o formato: uma placa de alumínio de 180 × 69,4 mm com apenas 1 mm de espessura, com dois terminais RG178 terminados em plugues I-PEX (MHF), de modo que o módulo é montado diretamente no interior de um invólucro CPE com dois parafusos H6. A banda operacional cobre 2,4–2,5 GHz com impedância nominal de 50 Ohm, com ganho nominal de 11 ±0,7 dBi. Como o radiador é de metal e não laminado, ele não precisa de uma placa de suporte separada e mantém sua forma quando o gabinete é parafusado. É a escolha prática para plataformas onde a antena deve desaparecer no produto e não decorá-lo.

Excelência Técnica: A Vantagem Central

O desempenho do módulo baseia-se em três coisas: o radiador de placa de alumínio, a disciplina correspondente que mantém a banda plana e os cabos duplos RG178 com plugues I-PEX que simplificam a integração mecânica.

Ganho nominal de 11 dBi em uma placa de alumínio de 1 mm

O elemento radiante é uma chapa de alumínio estampada medindo 180 × 69,4 mm e 1 mm de espessura, formada em duas seções acopladas com uma ponte interligada. Essa geometria dá ao módulo um ganho nominal de 11 ±0,7 dBi sem a penalidade de espessura de uma pilha de patches convencional. Os radiadores de placa metálica trazem dois benefícios práticos para os construtores de CPE. Primeiro, a placa é mecanicamente autoportante, portanto o módulo pode ser fixado por dois parafusos H6 e não necessita de suporte plástico ou fita dupla-face. Em segundo lugar, o metal é um ambiente dielétrico estável: a umidade e a variação de temperatura agem muito menos nele do que em uma pilha laminada, o que é importante porque a faixa de operação aqui é de -20 °C a +70 °C com armazenamento até -30 °C e até +80 °C. Medições de câmara em 2,4, 2,45 e 2,5 GHz mostram uma largura de feixe de 3 dB na faixa de aproximadamente 46° a 67°, correspondendo a um link direcional onde a antena peer fica em uma direção conhecida.

Disciplina correspondente entre 2,4–2,5 GHz

O limite da folha de dados é VSWR ≤1,92 em toda a banda de 2,4–2,5 GHz. Medido em um analisador de rede, o módulo retorna 1,88 em 2,4 GHz, 1,24 em 2,45 GHz e 1,99 na borda da banda de 2,5 GHz, com perda de retorno de 16,96 dB, 19,44 dB e 9,78 dB nesses três pontos. Esse perfil é o que um rádio CPE deseja: ampla margem no meio da banda onde a maioria dos canais opera, e ainda acima da linha de perda de retorno de 10 dB onde a banda termina. A impedância é nominal de 50 Ohm, portanto, o módulo é compatível com front-ends padrão de 2,4 GHz sem uma rede correspondente na placa-mãe. Colocar o fósforo na antena, e não na placa, também é o que permite que o mesmo módulo seja colocado em vários modelos de CPE com diferentes layouts de PCB.

Cabos duplos RG178 e interface I-PEX para integração integrada

O radiador chega ao rádio através de dois cabos coaxiais laranja RG178, cada um terminado em um plugue I-PEX (MHF). O RG178 foi escolhido por sua combinação de precisão de 50 Ohm e pequeno diâmetro: a 3,3 dB/m a 20 °C sua perda é baixa o suficiente para que a alimentação não consuma o ganho que a placa fornece, e é flexível o suficiente para ser direcionado ao redor de uma bateria, um alto-falante ou um dissipador de calor. Dois condutores em vez de um permitem que o módulo alimente ambas as seções do radiador de forma independente, o que mantém a distribuição de corrente equilibrada e evita a distorção do padrão que uma única alimentação assimétrica introduziria. Os plugues são a interface microcoaxial padrão em placas CPE e gateway, portanto a montagem é uma operação de encaixe sem soldagem e sem etapa de ajuste. A qualificação mecânica é especificada, não assumida: o conjunto passa em um teste de força de tração de 10 N, um teste de queda de 1 m e vibração de 10 a 55 Hz com deslocamento de 0,35 mm e aceleração de 50,0 m/s² em 30 ciclos de varredura. A resistência à tensão é avaliada em 1,5 kV de faísca de isolamento, 1,5 kV de faísca de bainha e 0,5 kV de isolamento a bainha, e o módulo é compatível com RoHS.

Cenários de aplicação versáteis

O formato de placa plana e o pigtail I-PEX curto tornam este módulo útil em qualquer lugar onde um rádio de 2,4 GHz precise de uma abertura real dentro de um gabinete fino.

CPE e acesso fixo sem fio

Unidades CPE internas e externas: a placa é montada contra a parede interna do invólucro e aponta para o local da célula de serviço ou para a ponte peer, adicionando margem de link onde a antena PCB integrada não é suficiente.

Pontes sem fio e links ponto a ponto: o padrão direcional concentra a energia ao longo do eixo do link em vez de irradiá-la para a sala, o que reduz a interferência entre instalações vizinhas no mesmo canal.

Cobertura Wi-Fi e gateways domésticos inteligentes

Roteadores, pontos de acesso e gateways: um único módulo substitui um meandro ou antena de chip na placa-mãe, liberando área da placa e eliminando a necessidade de uma região de proteção ao redor do rádio.

Hubs e câmeras residenciais inteligentes: a montagem com dois parafusos e a faixa de operação de -20 °C a +70 °C são adequadas para gabinetes que são instalados uma vez e permanecem funcionando por anos, incluindo unidades montadas na parede e no teto.

Integração OEM e substituição pós-venda

Design OEM e reutilização da plataforma: como a correspondência fica na antena e a interface é um plugue I-PEX padrão, o mesmo módulo pode atender a vários modelos de CPE e vários lotes de produção sem reajuste.

Substituição e reparo em campo: o módulo é uma peça de reposição para unidades cuja antena original foi danificada ou cuja margem do link foi degradada e não requer equipamento de calibração no local.

Conclusão: O futuro das antenas integradas de 2,4 GHz

A antena de painel CPE de 2,4–2,5 GHz e 11 dBi, CPE00026, é mais do que um componente passivo. É uma solução mecânica e elétrica para um dos problemas recorrentes no projeto de CPE: obter ganho sem obter espessura e obter uma correspondência repetível sem ajuste na linha. Ao colocar um radiador de 11 ± 0,7 dBi em uma placa de alumínio de 1 mm, mantendo VSWR ≤1,92 em 2,4–2,5 GHz a 50 Ohm e fornecendo o sinal através de cabos duplos RG178 com plugues I-PEX, permite que os construtores tratem a antena como um número de peça em vez de um projeto de design. Qualificá-lo contra força de tração, queda, vibração e resistência à tensão significa que o módulo chega com seus limites mecânicos já declarados. Para qualquer plataforma de 2,4 GHz que precise de ganho direcional dentro de um invólucro fino de metal e plástico, esta antena é a escolha prática.