Панельная антенна CPE, 2,4–2,5 ГГц, 11 дБи, с кабелем RG178 и разъемом I-PEX, CPE00026

Диапазон 2,4 ГГц остается рабочей лошадкой беспроводной связи ближнего радиуса действия, и спрос на оборудование CPE, обеспечивающее стабильную связь на расстоянии, никогда не был таким высоким. Перед командами разработчиков постоянно стоит задача разместить настоящую излучающую апертуру внутри тонкого корпуса, дешевого листового металла и уже переполненного материнской платой, распределителем тепла и блоком питания. Решение заключается в использовании плоских антенных модулей, которые имеют собственную заземляющую пластину и подключаются к радиостанции через короткий гибкий провод. Мы с гордостью представляем панельную антенну CPE 2,4–2,5 ГГц, 11 дБи, модель CPE00026, встроенный направленный модуль, разработанный для платформ CPE, беспроводного моста и шлюза Wi-Fi.

Эта антенна представляет собой практичную комбинацию штампованного алюминиевого излучателя и короткого коаксиального фидера. Его основным преимуществом является формат: алюминиевая пластина 180 × 69,4 мм толщиной всего 1 мм с двумя проводами RG178, оканчивающимися разъемами I-PEX (MHF), поэтому модуль монтируется непосредственно на внутреннюю часть корпуса CPE с помощью двух винтов H6. Рабочий диапазон охватывает 2,4–2,5 ГГц при номинальном сопротивлении 50 Ом, номинальном усилении 11 ±0,7 дБи. Поскольку радиатор изготовлен из металла, а не из ламината, ему не требуется отдельная несущая плата, и он сохраняет свою форму, когда корпус завинчен. Это практичный выбор для платформ, где антенна должна скрываться в продукте, а не украшать его.

Техническое совершенство: основное преимущество

Производительность модуля зависит от трех факторов: алюминиевого пластинчатого радиатора, соответствия дисциплине, которая удерживает полосу плоской, и двух проводов RG178 с разъемами I-PEX, которые упрощают механическую интеграцию.

Номинальное усиление 11 дБи на алюминиевой пластине толщиной 1 мм

Излучающий элемент представляет собой штампованный алюминиевый лист размером 180 × 69,4 мм и толщиной 1 мм, сформированный в виде двух соединенных между собой секций перемычкой. Такая геометрия дает модулю номинальный коэффициент усиления 11 ± 0,7 дБи без потери толщины, как у обычного патч-стека. Металлические пластинчатые радиаторы приносят строителям CPE два практических преимущества. Во-первых, пластина механически самонесущая, поэтому модуль можно закрепить с помощью двух винтов H6 и не требуется пластиковый держатель или двусторонний скотч. Во-вторых, металл является стабильной диэлектрической средой: влажность и температурный дрейф на него действуют гораздо меньше, чем на ламинат, что немаловажно, поскольку рабочий диапазон здесь составляет от -20°С до +70°С при хранении до -30°С и до +80°С. Измерения камеры на частотах 2,4, 2,45 и 2,5 ГГц показывают ширину луча 3 дБ в диапазоне примерно от 46° до 67°, что соответствует направленной линии связи, где равноправная антенна расположена в известном направлении.

Согласование дисциплины в диапазоне 2,4–2,5 ГГц

Предел таблицы данных составляет КСВН ≤1,92 во всем диапазоне 2,4–2,5 ГГц. При измерениях с помощью сетевого анализатора модуль выдает 1,88 на частоте 2,4 ГГц, 1,24 на частоте 2,45 ГГц и 1,99 на границе диапазона 2,5 ГГц с обратными потерями 16,96 дБ, 19,44 дБ и 9,78 дБ в этих трех точках. Именно этот профиль нужен CPE-радиостанции: достаточный запас в середине полосы, где работает большинство каналов, и все еще выше линии обратных потерь в 10 дБ, где полоса заканчивается. Номинальное сопротивление составляет 50 Ом, поэтому модуль совместим со стандартными интерфейсными модулями 2,4 ГГц без согласующей сети на материнской плате. Размещение спички на антенне, а не на плате, также позволяет использовать один и тот же модуль в нескольких моделях CPE с разной компоновкой печатной платы.

Двойные выводы RG178 и интерфейс I-PEX для встроенной интеграции

Излучатель достигает радиостанции через два оранжевых коаксиальных провода RG178, каждый из которых заканчивается разъемом I-PEX (MHF). RG178 был выбран из-за сочетания точности 50 Ом и небольшого диаметра: при 3,3 дБ/м при 20 °C его потери достаточно малы, чтобы питание не съедало усиление, обеспечиваемое пластиной, и он достаточно гибок, чтобы его можно было проложить вокруг батареи, динамика или радиатора. Два провода вместо одного позволяют модулю питать обе секции радиатора независимо, что сохраняет сбалансированное распределение тока и позволяет избежать перекоса диаграммы направленности, который может возникнуть при одном асимметричном питании. Разъемы представляют собой стандартный микрокоаксиальный интерфейс на CPE и платах шлюзов, поэтому сборка осуществляется вдавливанием без пайки и настройки. Механическая квалификация указана, но не предполагается: сборка выдерживает испытание на силу тяги 10 Н, испытание на падение с высоты 1 м и вибрацию в диапазоне 10–55 Гц при смещении 0,35 мм и ускорении 50,0 м/с² в течение 30 циклов качания. Сопротивление напряжению рассчитано на искру изоляции 1,5 кВ, искру оболочки 1,5 кВ и искру между изоляцией и оболочкой 0,5 кВ. Модуль соответствует требованиям RoHS.

Универсальные сценарии применения

Формат плоской пластины и короткий вывод I-PEX делают этот модуль полезным везде, где радиостанция 2,4 ГГц нуждается в настоящей апертуре внутри тонкого корпуса.

CPE и фиксированный беспроводной доступ

Внутренние и наружные блоки CPE: пластина крепится к внутренней стенке корпуса и указывает на площадку обслуживающей соты или одноранговый мост, увеличивая запас связи там, где встроенной антенны на печатной плате недостаточно.

Беспроводные мосты и каналы «точка-точка»: диаграмма направленности концентрирует энергию вдоль оси линии, а не излучает ее в помещение, что снижает помехи между соседними установками на одном канале.

Покрытие Wi-Fi и шлюзы умного дома

Маршрутизаторы, точки доступа и шлюзы: один модуль заменяет меандровую или чип-антенну на материнской плате, освобождая площадь платы и устраняя необходимость в защитной зоне вокруг радиомодуля.

Концентраторы и камеры для умного дома: крепление с помощью двух винтов и рабочий диапазон от -20 °C до +70 °C подходят для корпусов, которые устанавливаются один раз и работают годами, в том числе для настенных и потолочных устройств.

Интеграция OEM и замена послепродажного обслуживания

OEM-разработка и повторное использование платформы: поскольку спичка устанавливается на антенну, а интерфейс представляет собой стандартный штекер I-PEX, один и тот же модуль может обслуживать несколько моделей CPE и несколько производственных партий без повторной настройки.

Замена и ремонт на месте: модуль является запасной частью для устройств, оригинальная антенна которых была повреждена или у которых ухудшился запас связи, и он не требует калибровочного оборудования на месте.

Заключение: будущее встроенных антенн 2,4 ГГц

Панельная антенна CPE 2,4–2,5 ГГц, 11 дБи, CPE00026, — это больше, чем просто пассивный компонент. Это механическое и электрическое решение одной из повторяющихся проблем при проектировании CPE: получение усиления без увеличения толщины и получение повторяемого соответствия без настройки линии. Разместив излучатель с уровнем 11 ± 0,7 дБи на алюминиевой пластине толщиной 1 мм, удерживая КСВН ≤1,92 в диапазоне 2,4–2,5 ГГц при сопротивлении 50 Ом и передав сигнал через два провода RG178 с разъемами I-PEX, это позволяет строителям рассматривать антенну как номер детали, а не как проектный проект. Сертификация по устойчивости к силе тяги, падению, вибрации и напряжению означает, что модуль поставляется с уже указанными механическими ограничениями. Эта антенна является практичным выбором для любой платформы 2,4 ГГц, которой требуется направленное усиление внутри тонкого металлопластикового корпуса.