LoRa-Antenne Hersteller

Einführung

Dieser Artikel befasst sich mit LoRa-Antennen, die ein wichtiges Element der LoRa-Technologie sind. LoRa ist ein Weitverkehrsnetz mit geringerem Stromverbrauch im Vergleich zu anderen Weitverkehrsnetzen wie Wi-Fi. LoRaWAN-Netzwerke sind bei vielen Anwendungen beliebt, wobei IoT-Anwendungen die bekannteste Domäne sind. Andere Anwendungsbereiche, die LoRa WAN nutzen, sind Helium-Netzwerke, Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und Sensorik-Anwendungen. LoRa-Antennen sind der Hauptfaktor für solche WAN-Netzwerke. Sie senden und empfangen LoRa-Signale in den folgenden Frequenzbändern.

• 915 MHz - USA
• 868 MHz - Europa
• 433 MHz

In diesem Artikel werden wir die Arten von LoRa-Antennen und ihre Funktionsweise besprechen. Darüber hinaus werden wir einige der Anwendungen von LoRa-Antennen und verschiedene Faktoren erläutern, die bei der Auswahl, Prüfung und Installation einer LoRa-Antenne in Ihrer Anwendung zu berücksichtigen sind.

Was ist LoRa?

LoRa steht für Low-Power Long Range Communication. Sie basiert auf ISM-Frequenzbändern und ist mit dem Aufkommen von IoT-Geräten weithin populär geworden. Da IoT-Geräte mit geringem Stromverbrauch betrieben werden müssen, ist eine stromsparende Datenübertragung unabdingbar. Sie basiert auf der Chirp Spread Spectrum (CSS)-Technologie, bei der Informationen vor der Übertragung als Chirp-Pulse in Funksignale eingebettet werden. Daher eignet sich die LoRa-Technologie für die Übertragung kleiner Datenpakete mit niedrigen Datenraten. Wir können nun einige Merkmale der LoRa-Technologie wie folgt zusammenfassen:

• Geringer Stromverbrauch
• Große Reichweite
• Geeignet für kleine Datenmengen
• Niedrige Datenraten

Lassen Sie uns nun einige der Common-Anwendungen von LoRa WAN untersuchen. Einige Anwendungen umfassen:

• IoT-basierte intelligente Überwachungssysteme
• Systeme zur Überwachung von Vermögenswerten
• Intelligente medizinische Unterstützungssysteme
• IoT-basierte Anwendungen in intelligenten Städten
• Systeme zur Überwachung der Lieferkette

Die Rolle der Antennen in LoRa-Systemen

Antennen sind ein entscheidendes Element in LoRa-Systemen, da sie für das Senden und Empfangen von Funksignalen über die Luft verantwortlich sind. Diese Antennen sind auch für die Aufrechterhaltung der Leistung dieser LoRaWAN-Netzwerke verantwortlich. Die richtige Platzierung, der richtige Antennentyp und der richtige Frequenzbereich mit dem erforderlichen Gewinn der LoRa-Antenne bestimmen die Leistung des LoRa-WAN-Netzwerks. Darüber hinaus bestimmen LoRa-Antennen die Haltbarkeit des LoRa-Systems und seine Batterielebensdauer, insbesondere bei IoT-Geräten, die die LoRa-WAN-Technologie nutzen. Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Auswahl der richtigen Antenne für LoRa-WAN-Netzwerke ist die Anpassung der Impedanzen an die RF-Elemente des Frontends. Dies ist wichtig, um eine maximale Leistungsübertragung zwischen den HF-Elementen und der Antenne zu gewährleisten.

Arten von LoRa-Antennen

Lassen Sie uns nun einige der auf dem Markt erhältlichen LoRa-Antennentypen besprechen. Jeder Antennentyp ist auf verschiedene Anwendungen spezialisiert, die unterschiedlichen Spezifikationen entsprechen. Einige der LoRa-Antennentypen und ihre Vor- und Nachteile sind unten aufgeführt:

• Dipol-Antennen: Dies sind die einfachsten Antennentypen und werden meist in modularen IoT-Systemen verwendet, die als Prototypen entwickelt wurden. Sie bestehen aus zwei gleich langen leitenden Elementen, die Ende an Ende angeordnet sind und mit einer symmetrischen Quelle gespeist werden. Die Vorteile dieser Dipol-LoRa-Antennen sind ihr einfaches Design und ihre leichte Installation. Außerdem können diese Antennen in einem breiten Frequenzbereich arbeiten. Allerdings können diese Dipolantennen nicht bei hohen Frequenzen arbeiten, was die Länge der Antennenelemente erhöht.
• Monopol-Antennen: Im Vergleich zu Dipolantennen haben diese Antennen nur ein leitendes Element, das mit einer Grundplatte verbunden ist. Das einfache Design von Monopolantennen macht sie ideal für einfache Anwendungsfälle in IoT-Anwendungen und eine einfache Integration. Der größte Nachteil von Monopolantennen ist jedoch, dass sie nicht für Anwendungen mit hoher Verstärkung geeignet sind. Außerdem benötigen sie für einen effizienten Betrieb eine Grundplatte, was ihre Integration in bestimmte Anwendungen zu einer Herausforderung machen würde.
• Direktionale Antennen: Diese Antennen sind in verschiedenen Unterkategorien erhältlich, die bekanntesten LoRa-Antennen sind jedoch Horn- und Wendelantennen. Auch Patch-Antennen werden bei verschiedenen IoT-Anwendungen immer beliebter. Zu den Vorteilen von Richtantennen gehören ein hoher Gewinn, eine größere Reichweite und eine geringere Anfälligkeit für Störungen. Allerdings bringen Richtantennen auch einige Nachteile mit sich, wie etwa ein komplexes Design und eine begrenzte Reichweite.
• Omnidirektionale Antennen: LoRa Omnidirektionale Antennen sind eine breite Kategorie von Antennen, die sowohl aus Dipol- als auch aus Monopolantennen bestehen. Sie können jedoch eine 360°-Abdeckung bieten, allerdings mit einem eingeschränkten Abdeckungsbereich. Ein weiterer erheblicher Nachteil von Rundstrahlantennen ist ihre hohe Störanfälligkeit.

Wie funktionieren die LoRa-Antennen?

LoRa-Antennen arbeiten in drei Hauptfrequenzbereichen:

• 915 MHz für die USA und den nordamerikanischen Raum
• 868 MHz für die EU
• 433 MHz für andere Regionen

LoRa-Antennen übertragen Funksignale, die durch elektrische Signale erzeugt werden, die in einen Frequenzsynthesizer eingespeist werden, der in einem oder mehreren der oben genannten Frequenzbereiche arbeitet. LoRa-Antennen sind auch in der Lage, Funksignale zu empfangen, die dann an die HF-Empfangselemente weitergeleitet werden, die die in das Funksignal eingebetteten Informationen erfolgreich entschlüsseln. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Faktoren, die die Leistung der LoRa-Antennen beeinflussen, nämlich:

• Betriebsfrequenz: LoRa-Antennen sollten in der Lage sein, in den oben genannten Frequenzbereichen zuverlässig zu arbeiten
• Erforderliches Maß an Verstärkung und Richtwirkung: Für eine effiziente Übertragung ist es wichtig, den richtigen Grad an Verstärkung und Richtwirkung zu erhalten.
• Platzierung der Antenne: Dieser Aspekt ist wichtig, wenn die Übertragung in einer überlasteten Umgebung erfolgen soll.
• Umweltbedingungen: Diese Bedingungen können zu unerwarteten Störungen in den LoRa-WAN-Netzwerken führen, was jedoch aufgrund der CSS-Technologie kein größeres Problem darstellt, es sei denn, es handelt sich um ein schwerwiegendes Szenario.
• Ordnungsgemäße Impedanzanpassung: Dies gewährleistet eine maximale Leistungsübertragung zwischen den Elementen des HF-Systems und der Antenne.

Auswahl der richtigen LoRa-Antenne

Bei der Auswahl einer LoRa-Antenne für Ihre LoRa-WAN-Anwendung sind drei wesentliche Faktoren zu beachten. Sie sind:

• Kompatibles Frequenzband in Ihrer Betriebsregion
• Beabsichtigte Reichweitenanforderungen für Ihre Anwendung
• Erwartete Treue der übermittelten Informationen und unterschiedliche Umgebungsbedingungen

So verwenden die meisten eingebetteten Systeme entweder Patch- oder Microstrip-LoRa-Antennen, die sich leicht in das System integrieren lassen. Bei Anwendungen zur Überwachung der Lieferkette sollen jedoch Dipol- oder Richtantennen verwendet werden, die Installationsbereiche umfassen, um einen erweiterten Betriebsbereich mit hoher Genauigkeit zu erreichen.

Installation und Platzierung von LoRa-Antennen

Für einen optimalen Betrieb des LoRaWAN-Netzes ist es wichtig, die richtige Installation und Platzierung der LoRa-Antennen zu berücksichtigen. Einige der wichtigen Faktoren, die zu berücksichtigen sind, sind unten aufgeführt,

• Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Erdung der Antennenelemente, insbesondere bei Monopolantennen.
• Achten Sie auf eine ordnungsgemäße Verkabelung der Antennenelemente.
• Stellen Sie sicher, dass die erwarteten Wetterschutznormen je nach Umgebungsbedingungen eingehalten werden, um die Antennenelemente zu schützen.
• Achten Sie auf die richtige Ausrichtung und Höhe der Antenne, um eine optimale Übertragung mit dem erwarteten Grad der Sichtverbindung zu erreichen.

Testen und Optimieren der LoRa-Antennenleistung

Ein weiterer wichtiger Aspekt des LoRa-WAN-Netzes ist die Gewährleistung ordnungsgemäßer Wartungspraktiken für einen optimalen und dauerhaften Betrieb. Dies erfordert Tests und Optimierung. Die Leistung von LoRa-Antennen wird mit verschiedenen Mitteln bewertet, wie z. B.:

• Bereichsprüfung
• Prüfung von Strahlungsdiagramm und Polarisation
• Messung der Feldstärke

Zur Durchführung dieser Tests und Messungen werden verschiedene Geräte wie Spektrumanalysatoren, Antennenanalysatoren und Netzwerkanalysatoren verwendet. Mit der Popularität von softwaredefinierten Funkgeräten steigt auch die Beliebtheit von softwarebasierten Tests und Messungen.

Zukünftige Trends bei LoRa-Antennen

Wie bereits erwähnt, gibt es mit der zunehmenden Beliebtheit von softwarebasierten Funkgeräten und Netzwerken einen Zukunftstrend bei softwarebasierten LoRaWAN-Netzwerken. Darüber hinaus bietet LoRa WAN angesichts der zunehmenden Anzahl von IoT-Geräten eine kostengünstige Alternative für einen optimalen Betrieb in Bezug auf den Stromverbrauch, ohne die Reichweite zu beeinträchtigen. Darüber hinaus bieten Techniken wie Antennendiversität Raum für die Optimierung bestehender LoRaWAN-Netze. Sie ermöglichen auch den Betrieb in mehreren Frequenzbereichen.

Schlussfolgerung

Wir haben einige der Arten von LoRa-Antennen und ihre Anwendungsfälle besprochen. Dann wurde das grundlegende Funktionsprinzip von LoRa-Antennen untersucht. Außerdem wurden einige der verschiedenen Test- und Optimierungstechniken hervorgehoben, die Ihnen bei Ihrer nächsten LoRa-Anwendung helfen werden.