תפקוד וייצור של אנטנה לבית חכם

אנטנות לבית חכם מקלות על תקשורת אלחוטית בכך שהיא מאפשרת למכשירים חכמים לשדר ולקבל אותות בתדר רדיו, מהווים את עמוד השדרה של מערכות אקולוגיות של בית מחובר. שיטות הייצור של אנטנות אלו כוללות רקמה על בסיס בד, הטבעת פולימר, טכניקות מיקרו-נוזליות, וייצור תוסף כמו הדפסת תלת מימד.

RI.02.01.3000W 915MHz Dome RF אנטנת

ייצור בהתאמה אישית של אנטנות לבית חכם

תקני סיווג ודגמים שונים של אנטנות לבית חכם

להלן סיכום של נקודות המפתח של עיצוב ויישום אנטנות לבית חכם, אשר מנותח על בסיס מגוון מוצרים ופתרונות טכניים:
אֲנִי. התאמת סוג אנטנה ופרוטוקול תקשורת
‌פתרון אינטגרציה מרובה פרוטוקולים
בקרי בית חכם משתמשים לעתים קרובות בעיצוב אנטנה מרובת מצבים ב-Zigbee/Thread/Bluetooth LE כדי לתמוך בתקשורת צולבת פרוטוקולים בין מכשירים. לְדוּגמָה, Qorvo QPG6095 משתמש בטכנולוגיית גיוון אנטנה כדי לשפר את יכולת האנטי-הפרעות בפס התדרים של 2.4GHz.
שערים של ZigBee כרכזות צריכים לכלול אנטנות PCB מובנות בעוצמה גבוהה, תוך התחשבות בצריכת החשמל וכיסוי האות. פריסת האנטנה צריכה לשמור על מרחק סביר משבב הבקרה הראשי כדי להפחית הפרעות בתדר רדיו.

‌הרחבת אנטנה חיצונית‌
בקרים מצוידים לרוב באנטנות חיצוניות של מקלות גומי (כמו בקרים דו-ערוציים של Lumi AQARA), וכבלי הארכת אנטנה שחורים מקובעים דרך חורי ברגים כדי להתאים לדרישות חדירת האות בסביבות מורכבות.
שלט רחוק בעוצמה גבוהה (כגון בקרי משאבת מים) השתמש באנטנות ארוכות טווח של 500 מטר עד 5 ק"מ כדי לתמוך בתרחישי בקרת מנוע תלת פאזי, וצריך להתאים מתחים ורמות הספק שונים (כגון מבחר רב דגמים של 220V/380V).

GPS-GLONASS אנטנה חכמה משולבת דיסק-Puck Machine to Machine אנטנה

868mhz 915MHz RFID ZigBee 3DBI Omni BNC אנטנה זכר עבור שלט רחוק לבית חכם

אנטנת נתב 5G לבית חכם מותאם אישית

II. אסטרטגיית עיצוב ואופטימיזציה של חומרה
‌ פריסת אנטנה קומפקטית
אמצו עיצוב אנטנת PCB חד-שכבתי, לשלב RF balun ומסנן, להפחית את מספר הרכיבים החיצוניים ולהפחית את מורכבות העיצוב (כגון פתרון QPG6095).
יש לשלב את אנטנת ה-WiFi של השער החכם עם אלגוריתם הנדידה החכם כדי להתאים באופן דינמי את כיוון האות כדי לייעל את אפקט הכיסוי הרב-חדר. (פתרון ה-Wi-Fi של Huawei בכל הבית מזכיר אופטימיזציה של אנטנות וסינרגיית פיזור חום).

‌נגד הפרעות ויציבות‌
הבטח את אבטחת האות האלחוטי באמצעות טכנולוגיית תקשורת מרוחקת ופרוטוקולי הצפנה (כמו AES-128) כדי למנוע חדירה זדונית לרשת הבית החכם.
האנטנה החיצונית צריכה להיות רחוקה ממיגון מתכת, והמיקום המרכזי (כגון AP תקרה או מיקום קיר גבוה) יש להעדיף בעת פריסה כדי להפחית את הנחתת האות.

III. מוצרים אופייניים והצעות פריסה
כְּנִיסָה (גרין רייס M2 Gateway): אנטנה כל-כיוונית מובנית + מודול שידור אינפרא אדום, תומך בתקשורת BLE Mesh ו-Zigbee בתדר כפול עבור רכזת אוטומציה ביתית, חיישני הצמדה, שקעים חכמים והתקנים אחרים.
בַּקָר (Juying DAM0444): אנטנת 4G/WiFi דו-פס חיצונית, תומך בשלט רחוק של APP לטלפון נייד עבור מתגים חכמים ברמה תעשייתית, ודורש תרחישי כיסוי בשטח רחב.
חיישן (חיישן דלת וחלון): אנטנת PCB מיניאטורית, צריכת חשמל <1אִמָא, תומך באספקת חשמל לטווח ארוך מסוללות לחצנים עבור תרחישי ניטור בצריכת חשמל נמוכה, כגון מערכות אזעקה ביטחוניות.

Iv. הפונקציה של אנטנות לבית חכם:
תקשורת אלחוטית:
אנטנות לבית חכם חיוניות לאפשר תקשורת אלחוטית בין מכשירים חכמים שונים, כגון חיישנים, מכשירים חכמים, ושערים, בתוך הבית.

העברת נתונים:
הם מקלים על חילופי נתונים בין מכשירים, מאפשר שליטה מרחוק, אוטומציה, וניטור מערכות ביתיות.
קישוריות רשת:
אנטנות מבטיחות שמכשירים יכולים להתחבר לאינטרנט, הפעלת תכונות כמו סטרימינג מקוון, שירותים מבוססי ענן, וגישה מרחוק.

אופטימיזציה של אותות:
אנטנות חכמות יכולות להסתגל לתנאי סביבה משתנים ולמטב את קליטת האות על ידי מיקוד אלומות בנתיבי האותות הפעילים ביותר.

V. שיטות ייצור של אנטנות לבית חכם:
אנטנות מבוססות בד:
ניתן ליצור אנטנות אלו באמצעות טכניקות רקומות, שילוב חומרים מוליכים במבני בד.
אנטנות משובצות בפולימרים:
ניתן להטמיע אנטנות בתוך חומרים פולימריים, מציע גמישות ושילוב במכשירים שונים.
אנטנות מיקרופלואידיות:
אנטנות אלו מיוצרות באמצעות טכניקות מיקרופלואידיות, המאפשר שליטה מדויקת על המיקום והעיצוב של רכיבי האנטנה.
3ד הדפסה:
תהליכי ייצור תוספים, כמו הדפסת תלת מימד, משמשים ליצירת גיאומטריות וחומרים מורכבים של אנטנה.
טכניקות אחרות:
הדפסת הזרקת דיו, הדפסת מסך, ופוטוליתוגרפיה משמשים גם ליצירת מבני אנטנה.
חומרים המשמשים בייצור אנטנות לבית חכם:
מתכות: נחושת ואלומיניום נמצאים בשימוש נפוץ בשל המוליכות הגבוהה שלהם והיכולת להתעצב לעיצובי אנטנות שונים.
סגסוגות: פליז ופלדה עשויים לשמש עבור מאפייני הקרינה המעולים שלהם.
חומרים דיאלקטריים: חומרים דיאלקטריים משמשים באנטנות לבידוד ותמיכה.

VI. שיקולי בחירה ופריסה
תאימות להקה: צריך להתאים את פרוטוקולי התקשורת של המכשיר (כגון Zigbee 3.0/Bluetooth 5.0) ומפרטי רדיו אזוריים כדי למנוע התנגשויות להקה27.
‌ אספקת חשמל וצריכת חשמל: מכשירים המופעלים על ידי סוללה (כגון חיישני טבילה במים) צריך לבחור אנטנות מיניאטוריות בעלות הספק נמוך, ובקרי אנטנה חיצוניים מומלץ להפעיל באמצעות ספקי כוח עצמאיים כדי להפחית את הסיכון לחימום46.
מדרגיות: עיצוב אנטנה מודולרית (כגון ממשק SMA פלאג-אין) מועדף כדי להקל על שדרוגים מאוחרים יותר או החלפת אנטנות בעלות עוצמה גבוהה68.

הפתרונות לעיל משלבים עיצוב חומרה קומפקטי, תאימות ריבוי פרוטוקולים ופריסה מבוססת תרחישים כדי לענות על הצרכים של אנטנות בית חכם מהבית לתרחישים תעשייתיים.