Função e seleção de antenas 4G LTE

Funções e produção de antenas 4G LTE

EU. Funções principais das antenas 4G LTE
‌Recepção e conversão de sinal‌
Antenas, como conversores de ondas eletromagnéticas e sinais elétricos, realizar interação de dados entre estações base e terminais. Eles devem atender aos requisitos de correspondência de frequência (como banda LTE FDD B1/B3) e modo de polarização (principalmente polarização vertical), e a razão da onda estacionária (ROE) ≤ 2.0 para reduzir a perda de incompatibilidade de impedância.

‌A tecnologia MIMO aumenta a capacidade‌
A multiplexação espacial é obtida por meio de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) tecnologia. Uma configuração MIMO 4×4 típica pode aumentar o rendimento da área de borda em 30%-50%, suportando uma taxa de pico de 300 Mbps (80Largura de banda em MHz).
O conjunto de antenas adota um design de polarização cruzada, combinado com pré-codificação (como decomposição SVD) para otimizar o efeito de formação de feixe.

‌Diversidade anti-interferência‌
Tecnologia de diversidade (MRC, SC) recebe sinais através de múltiplas antenas para combater o desvanecimento multipercurso e a interferência do ambiente industrial, e melhorar a estabilidade do link.

‌Otimização de cobertura direcional‌
A antena direcional atinge ganho de 6-18dBi através de um patch array microstrip, com largura de feixe ajustável (30°-90° horizontalmente, 7°-15° verticalmente), adequado para cenários de cobertura direcional, como túneis e garagens subterrâneas.

Transmissão e recepção de sinal:
Antenas LTE convertem sinais elétricos em ondas eletromagnéticas para transmitir dados e receber sinais de estações base.

MIMO (Múltiplas Entradas Múltiplas Saídas):
LTE utiliza tecnologia MIMO, usando múltiplas antenas para transmitir e receber dados simultaneamente, aumentando as taxas de dados e melhorando a robustez dos links sem fio.

Formação de feixe:
Esta técnica direciona ondas de rádio em uma direção específica, aumentando a força do sinal e reduzindo a interferência, especialmente em estações base.

Agregação de operadora:
LTE suporta agregação de operadora, combinando múltiplas bandas de frequência para aumentar a largura de banda e as taxas de dados, exigindo antenas capazes de lidar com faixas de frequência mais amplas.

Abordagens de Diversidade:
LTE emprega técnicas de diversidade, usando múltiplas antenas com diferentes polarizações ou locais para melhorar a robustez do sinal e reduzir a interferência.

Ii. Principais indicadores e estratégias para seleção
‌Compatibilidade de banda de frequência‌
Ele precisa cobrir a banda de frequência principal de 700-2700 MHz, e cenários específicos precisam suportar banda dupla ou multimodo (como solução de antena única Cat.1bis para dispositivos vestíveis).

‌Ganho e adaptação de cena‌
‌Área de sinal fraco‌: Selecione uma antena direcional de alto ganho de mais de 12dBi, e combine-o com um nó de retransmissão para expandir a cobertura;
‌Área urbana densa‌: Antena omnidirecional (3-5dBi) otimiza a cobertura de 360°, com uma largura de feixe horizontal de 65°-120°.

‌Nível de proteção e interface‌
A implantação externa requer nível de proteção IP67, e cenários industriais preferem interfaces do tipo SMA/N, suportando conectores à prova d'água e extensão de cabo.

‌Seleção do tipo de antena‌
‌Antena omnidirecional‌: 60° radiação uniforme, ganhe 3-5dBi para estações base urbanas e cobertura de casa inteligente.
‌Antena de matriz MIMO‌: 4×4 multicanal, apoiar a diversidade espacial e a multiplexação para comunicações móveis de alta velocidade e Internet das Coisas industrial.
‌Antena de ventosa de banda larga‌: 700-6000Cobertura em MHz, base magnética para instalação rápida para comunicações montadas em veículos e monitoramento remoto.

‌Adaptação de protocolo‌
Selecione protocolos compatíveis de acordo com o tipo de dispositivo:
‌Cat.1bis/NB-IoT‌: cenários de banda estreita de baixa potência (como medidores de água, luzes de rua inteligentes);
‌LTE-M‌: dispositivos móveis de média velocidade (como dispositivos vestíveis).

Iii. Cenários típicos de aplicativos e soluções de implantação
‌Aprimoramento de área de sinal fraco‌
Use antenas direcionais externas de alto ganho (como antenas periódicas logarítmicas de 18dBi), implantar nós de retransmissão para obter retransmissão de sinal, e combinar recepção de diversidade MIMO 2×2.

‌Cenários móveis de alta velocidade‌
As comunicações no veículo precisam suportar rastreamento dinâmico de feixe e comutação de antena (Entregar), compensar o deslocamento Doppler, e adaptar-se a cenários como trens de alta velocidade e drones.

‌Internet Industrial das Coisas‌
Antenas de banda larga (700-2700MHz) estão conectados a controladores PLC, antenas redundantes são configuradas para melhorar a confiabilidade, e a cascata de antenas expande a cobertura.

‌Expansão da estação base‌
Ajuste mecânico de inclinação da antena (ideal 1°-5°) para evitar distorção de sinal; antenas direcionais são usadas em áreas urbanas densas para reduzir a interferência co-canal.

4. Direção da Evolução Tecnológica
‌Integração de ondas milimétricas‌: miniaturização de antenas de banda de alta frequência para suportar banda larga móvel aprimorada 5G NR (eMBB);
‌Formação de feixe inteligente‌: O algoritmo de IA otimiza a fase do conjunto de antenas em tempo real para melhorar a eficiência do espectro em cenários multiusuários.

A seleção precisa integrar banda de frequência, ganho, requisitos de ambiente e protocolo, e o design modular é priorizado para se adaptar a atualizações futuras.