Funzione e selezione di antenne 4G LTE

Funzioni e produzione delle antenne 4G LTE

IO. Funzioni principali delle antenne 4G LTE
‌Ricezione e conversione del segnale‌
Antenne, come convertitori di onde elettromagnetiche e segnali elettrici, realizzare l'interazione dei dati tra stazioni base e terminali. Devono soddisfare i requisiti di corrispondenza della frequenza (come la banda LTE FDD B1/B3) e modalità di polarizzazione (polarizzazione prevalentemente verticale), e il rapporto delle onde stazionarie (VSWR) ≤ 2.0 per ridurre la perdita di disadattamento di impedenza.

‌La tecnologia MIMO migliora la capacità‌
Il multiplexing spaziale si ottiene attraverso più ingressi e più uscite (MIMO) tecnologia. Una tipica configurazione MIMO 4×4 può aumentare il throughput dell'area marginale di 30%-50%, supportando una velocità di picco di 300Mbps (80Larghezza di banda MHz).
L'array di antenne adotta un design a polarizzazione incrociata, combinato con la precodifica (come la decomposizione degli SVD) per ottimizzare l'effetto beamforming.

‌Anti-interferenza della diversità‌
Tecnologia della diversità (MRC, SC) riceve segnali attraverso più antenne per combattere il multipath fading e le interferenze dell'ambiente industriale, e migliorare la stabilità del collegamento.

‌Ottimizzazione della copertura direzionale‌
L'antenna direzionale raggiunge un guadagno di 6-18 dBi attraverso un array di patch a microstriscia, con larghezza del fascio regolabile (30°-90° in orizzontale, 7°-15° in verticale), adatto per scenari di copertura direzionale come tunnel e garage sotterranei.

Trasmissione e ricezione del segnale:
Le antenne LTE convertono i segnali elettrici in onde elettromagnetiche per trasmettere dati e ricevere segnali in arrivo dalle stazioni base.

MIMO (Ingresso multiplo Uscita multipla):
LTE utilizza la tecnologia MIMO, utilizzando più antenne per trasmettere e ricevere dati contemporaneamente, aumentare la velocità dei dati e migliorare la robustezza dei collegamenti wireless.

Beamforming:
Questa tecnica dirige le onde radio in una direzione specifica, migliorare la potenza del segnale e ridurre le interferenze, soprattutto nelle stazioni base.

Aggregazione dei vettori:
LTE supporta l'aggregazione degli operatori, combinando più bande di frequenza per aumentare la larghezza di banda e la velocità dei dati, che richiedono antenne in grado di gestire gamme di frequenza più ampie.

Approcci alla diversità:
LTE utilizza tecniche di diversità, utilizzando più antenne con polarizzazioni o posizioni diverse per migliorare la robustezza del segnale e ridurre le interferenze.

Ii. Indicatori chiave e strategie per la selezione
‌Compatibilità della banda di frequenza‌
Deve coprire la banda di frequenza mainstream di 700-2700 MHz, e scenari specifici devono supportare la doppia banda o la modalità multipla (come la soluzione ad antenna singola Cat.1bis per dispositivi indossabili).

‌Guadagno e adattamento della scena‌
‌Area segnale debole‌: Selezionare un'antenna direzionale ad alto guadagno superiore a 12 dBi, e abbinarlo a un nodo relè per espandere la copertura;
‌Area urbana densa‌: Antenna omnidirezionale (3-5dBi) ottimizza la copertura a 360°, con larghezza del fascio orizzontale di 65°-120°.

‌Livello di protezione e interfaccia‌
L'implementazione all'aperto richiede il livello di protezione IP67, e gli scenari industriali preferiscono le interfacce di tipo SMA/N, supporto di connettori impermeabili e prolunga del cavo.

‌Selezione del tipo di antenna‌
‌Antenna omnidirezionale‌: 60° irraggiamento uniforme, guadagnare 3-5dBi per le stazioni base urbane e la copertura della casa intelligente.
‌Antenna a schiera MIMO‌: 4×4 multicanale, supportare la diversità spaziale e il multiplexing per le comunicazioni mobili ad alta velocità e l’Internet delle cose industriale.
‌Antenna a ventosa a banda larga‌: 700-6000Copertura MHz, base magnetica per installazione rapida per comunicazioni montate su veicolo e monitoraggio remoto.

‌Adattamento del protocollo‌
Seleziona i protocolli compatibili in base al tipo di dispositivo:
‌Cat.1bis/NB-IoT‌: scenari a banda stretta a basso consumo (come i contatori dell'acqua, lampioni intelligenti);
‌LTE-M‌: dispositivi mobili a media velocità (come i dispositivi indossabili).

Iii. Scenari applicativi tipici e soluzioni di distribuzione
‌Miglioramento dell'area del segnale debole‌
Utilizzare antenne direzionali esterne ad alto guadagno (come antenne periodiche logaritmiche da 18 dBi), distribuire i nodi di inoltro per ottenere l'inoltro del segnale, e combinare la ricezione Diversity MIMO 2×2.

‌Scenari mobili ad alta velocità‌
Le comunicazioni a bordo del veicolo devono supportare il tracciamento dinamico del raggio e la commutazione dell'antenna (Devolvere), compensare lo spostamento Doppler, e adattarsi a scenari come la ferrovia ad alta velocità e i droni.

‌Internet delle cose industriale‌
Antenne a banda larga (700-2700MHz) sono collegati ai controller PLC, le antenne ridondanti sono configurate per migliorare l'affidabilità, e il collegamento in cascata dell'antenna espande la copertura.

‌Espansione della stazione base‌
Regolazione meccanica dell'inclinazione dell'antenna (ottimale 1°-5°) per evitare la distorsione del segnale; le antenne direzionali vengono utilizzate nelle aree urbane dense per ridurre le interferenze co-canale.

IV. Direzione dell'evoluzione tecnologica
‌Integrazione delle onde millimetriche‌: miniaturizzazione delle antenne della banda ad alta frequenza per supportare la banda larga mobile potenziata 5G NR (eMBB);
‌Beamforming intelligente‌: L'algoritmo AI ottimizza la fase dell'array di antenne in tempo reale per migliorare l'efficienza dello spettro in scenari multiutente.

La selezione deve integrare la banda di frequenza, guadagno, requisiti ambientali e di protocollo, e la progettazione modulare ha la priorità per adattarsi agli aggiornamenti futuri.