Utilizzate un'antenna 5G MIMO compatta per una connettività e un'estetica ottimali

L'implementazione delle reti 5G sta accelerando a livello globale per ottenere velocità di trasmissione dati più elevate, maggiore capacità e connettività continua. La tecnologia delle antenne a ingresso multiplo e uscita multipla (MIMO) è fondamentale per mantenere le promesse del 5G, tra cui la trasmissione e la ricezione simultanea di più flussi di dati, una maggiore efficienza spettrale e le prestazioni complessive della rete.

Sebbene esistano numerose opzioni per le antenne, molte applicazioni richiedono antenne MIMO piccole e a profilo ribassato inseribili in sistemi con vincoli di spazio o da collocare in posizioni discrete in applicazioni di sicurezza, residenziali, commerciali e di altro tipo.

Questo articolo illustra brevemente le sfide che devono affrontare i progettisti di dispositivi 5G piccoli e discreti. Presenta quindi un'antenna 5G/4G MIMO compatta di Taoglas che soddisfa le esigenze dei progettisti, offrendo un'ampia copertura dello spettro, compatibilità globale e facilità d'uso.

Applicazioni e sfide per le antenne 5G MIMO compatte e a profilo ribassato

L'installazione discreta di antenne 5G MIMO piccole e a profilo ribassato può fornire la velocità di trasmissione dati e la copertura richieste in molte applicazioni. I progettisti di prodotti elettronici consumer e sistemi di sicurezza vogliono fornire prestazioni 5G senza compromettere l'estetica. Nelle applicazioni industriali e per i trasporti, le antenne compatte possono eliminare l'impatto visivo delle convenzionali antenne sugli operatori di veicoli o apparecchiature. Le antenne compatte consentono ai progettisti di aggiungere più facilmente la connettività 5G in applicazioni più piccole e autonome, come segnaletica digitale, chioschi dei punti vendita e dispositivi di rete.

Per le applicazioni nei sistemi di processi industriali e nell'Internet delle cose (IoT), i progettisti possono facilmente aggiungere piccole antenne 5G MIMO per fornire la connettività di rete 5G a postazioni remote o come opzione di connettività ausiliaria per le reti di comunicazione esistenti.

L'uso di antenne multiple e l'elaborazione associata consentono di multiplare i singoli flussi di dati per migliorare l'affidabilità del collegamento e compensare la perdita di segnale per mantenere elevate velocità di trasmissione dei dati. Le antenne MIMO contrastano il deterioramento del segnale dovuto all'elevata perdita sul percorso delle comunicazioni a onde millimetriche e al fading multipercorso, esacerbato dalle distribuzioni di piccole celle ampiamente utilizzate nelle reti 5G.

Sebbene la tecnologia MIMO offra vantaggi significativi, pone anche alcune sfide di implementazione, tra cui la riduzione al minimo dell'accoppiamento reciproco e la massimizzazione dell'isolamento tra gli elementi di un'antenna MIMO per garantire prestazioni di radiazione ottimali.

I primi progetti di antenne MIMO affrontavano questi problemi aumentando la distanza fisica tra le antenne. Ciò comportava la necessità di risolvere il problema dell'installazione di grandi sistemi di antenne. Poiché i progettisti cercano di adattarsi a installazioni con vincoli di spazio, lo spazio fisico per posizionare antenne multiple in un progetto MIMO diventa molto più limitato. Di conseguenza, effetti come l'accoppiamento reciproco e la riduzione dell'efficienza si accentuano.

Per superare queste sfide sono necessari nuovi approcci che prevedono materiali più avanzati, metodi di disaccoppiamento, miniaturizzazione e progettazione ottimizzata del piano di massa.

Una soluzione più semplice per l'installazione di un'antenna 5G

Un esempio eccellente dell'applicazione di nuovi approcci è l'antenna MIMO MA322.A.001 della serie Comet di Taoglas (Figura 1). Questo dispositivo offre prestazioni 5G MIMO in un formato a profilo ribassato che misura 80 x 18,1 mm e pesa 113 g.

Figura 1: Progettata per l'installazione semplice e discreta con montaggio magnetico o adesivo, l'antenna 5G MIMO MA322 misura solo 80 x 18,1 mm. (Immagine per gentile concessione di Taoglas)

Il fattore di forma e il peso dell'antenna MA322 ne consentono l'uso in applicazioni in cui antenne grandi e pesanti non sono pratiche o desiderate. È inoltre progettata per il montaggio magnetico o adesivo, per offrire la connettività 5G in applicazioni esistenti laddove i fori di montaggio non sono possibili. Si pensi ad applicazioni come i servizi di pronto soccorso e di emergenza che necessitano di comunicazioni 5G aggiornate. Per semplificare il collegamento dell'antenna all'applicazione dell'utente, ciascuna delle connessioni MIMO 1 e 2 di questa antenna viene fornita con un cavo a bassa perdita di 2 metri con connettori subminiaturizzati versione A (SMA) ad alta frequenza.

Adatto per l'installazione all'interno o all'esterno, l'involucro dell'antenna ha una temperatura di funzionamento compresa tra -40 °C e +85 °C ed è classificato IP67, che garantisce una protezione a tenuta di polvere e contro la penetrazione di acqua se immerso fino a 1 metro. L'involucro è realizzato in plastica acrilonitrile stirene acrilato (ASA) per garantire la stabilità ai raggi ultravioletti (UV) necessaria per le installazioni esterne nel lungo termine. È incluso anche un tampone di schiuma di 3M, che consente il montaggio adesivo su superfici non magnetiche.

L'antenna è conforme alle normative dell'Unione Europea (UE) in materia di registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche (REACH) e di restrizione di determinate sostanze pericolose (RoHS).

Prestazioni elevate con supporto delle frequenze cellulari in tutto il mondo

Progettato con due antenne 5G/4G ad alte prestazioni, il dispositivo MA322 supporta le frequenze cellulari 5G in tutto il mondo e le bande 4G, 3G e 2G da 617 MHz a 5925 MHz. Tutto questo in aggiunta a caratteristiche prestazionali tipicamente assenti nelle antenne di piccole dimensioni.

Grazie alle sue caratteristiche di bassa attenuazione di riflessione e al valore pari a zero della specifica del rapporto di onda stazionaria (ROS) in tensione, l'antenna MA322 opera a livelli di efficienza tipici delle piccole antenne senza sacrificare le prestazioni del segnale (Figura 2).

Figura 2: Un design innovativo consente all'antenna MA322 di offrire livelli di efficienza finora irraggiungibili in antenne simili a forma di disco. (Immagine per gentile concessione di Taoglas)

Progettata per soddisfare i requisiti dei progettisti in materia di comunicazioni a lungo raggio e di mitigazione delle perdite di percorso, l'antenna MA322 raggiunge livelli di guadagno di picco stabili (Figura 3) ed eccellente distribuzione dell'irradiazione omnidirezionale (Figura 4) nell'intero campo di frequenze operative. Il suo guadagno massimo di picco è di 4,2 dBi e il suo campo di frequenze operative comprende la banda di frequenza di 3550 MHz, che rientra nelle bande 5G utilizzate frequentemente negli Stati Uniti e in Europa.

Figura 3: L'antenna MA322 soddisfa la richiesta di un guadagno di picco stabile, raggiungendo un valore massimo specificato di 4,2 dBi. (Immagine per gentile concessione di Taoglas)

Figura 4: L'antenna MA322 offre una distribuzione dell'irradiazione estremamente uniforme in tutto il suo campo di frequenze operative, compresa la banda di frequenza di 3550 MHz mostrata qui. (Immagine per gentile concessione di Taoglas)

Grazie alle sue prestazioni stabili e alla facilità di installazione, l'antenna MA322 offre ai progettisti una soluzione di installazione 5G pronta per un'ampia gamma di applicazioni.

Conclusione

La disponibilità di materiali e metodi di progettazione più avanzati ha consentito a Taoglas di sviluppare piccole antenne MIMO in grado di raggiungere i livelli di guadagno ed efficienza richiesti per il funzionamento 5G. Questo dispositivo compatto e a profilo ribassato consente ai progettisti di aggiungere la connettività 5G alle applicazioni con vincoli di spazio, dove sono richieste sicurezza, estetica e facilità d'uso.