Fabricant d'antennes LoRa

Introduction

Cet article traite des antennes LoRa, qui sont un élément important de la technologie LoRa. LoRa est un réseau étendu qui consomme moins d'énergie que d'autres réseaux étendus tels que le Wi-Fi. Les réseaux LoRaWAN sont populaires dans de nombreuses applications, les applications IoT étant le domaine le plus important. D'autres domaines d'application qui utilisent les réseaux LoRa WAN sont les réseaux hélium, la communication machine-machine et les applications de détection. Les antennes LoRa sont le principal facilitateur de ces réseaux WAN. Elles transmettent et reçoivent des signaux LoRa dans les bandes de fréquences suivantes.

• 915 MHz - USA
• 868 MHz - Europe
• 433 MHz

Dans cet article, nous aborderons les types d'antennes LoRa et leur fonctionnement. En outre, nous décrirons certaines des applications des antennes LoRa et les différents facteurs à prendre en compte lors de la sélection, du test et de l'installation d'une antenne LoRa dans votre application.

Qu'est-ce que LoRa ?

LoRa est l'abréviation de low-power long range communication. Elle est basée sur les bandes de fréquences ISM et est largement devenue populaire avec l'essor des appareils IoT. Étant donné que les appareils IoT doivent fonctionner dans des conditions de faible consommation, il est essentiel d'envisager une transmission de données à faible consommation. Elle est basée sur la technologie Chirp Spread Spectrum (CSS) dans laquelle les informations sont intégrées sous forme d'impulsions chirp dans les signaux radio avant la transmission. La technologie LoRa est donc adaptée à la transmission de petits morceaux de données à faible débit. Nous pouvons maintenant résumer certaines caractéristiques de la technologie LoRa comme suit :

• Faible consommation d'énergie
• Longue portée
• Convient pour les données de petite taille
• Faibles débits de données

Examinons maintenant quelques-unes des applications common du réseau étendu LoRa. En voici quelques-unes :

• Systèmes de surveillance intelligents basés sur l'IdO
• Systèmes de surveillance des actifs
• Systèmes d'assistance médicale intelligents
• Applications basées sur l'IdO dans les villes intelligentes
• Systèmes de suivi de la chaîne d'approvisionnement

Le rôle des antennes dans les systèmes LoRa

Les antennes sont un élément crucial des systèmes LoRa, car elles sont responsables de la transmission et de la réception des signaux radio par voie aérienne. Ces antennes sont également responsables du maintien des performances de ces réseaux LoRaWAN. L'emplacement correct, le type d'antenne correct et la gamme de fréquences correcte avec le gain requis de l'antenne LoRa déterminent la performance du réseau WAN LoRa. En outre, les antennes LoRa déterminent la durabilité du système LoRa et la durée de vie de la batterie, en particulier pour les appareils IoT utilisant la technologie LoRa WAN. En outre, un autre aspect important du choix de la bonne antenne pour les réseaux WAN LoRa concerne l'adaptation des impédances avec les éléments RF frontaux. Cet aspect est important car il garantit un transfert de puissance maximal entre les éléments RF et l'antenne.

Types d'antennes LoRa

Examinons maintenant quelques-uns des types d'antennes LoRa disponibles sur le marché. Chaque type d'antenne est spécialisé dans des applications différentes répondant à des spécifications différentes. Certains des types d'antennes LoRa ainsi que leurs avantages et inconvénients sont énumérés ci-dessous :

• Antennes dipôles : Il s'agit des types d'antennes les plus simples et elles sont principalement utilisées dans les systèmes IoT modulaires conçus en tant que prototypes. Elles se composent de deux éléments conducteurs de même longueur placés bout à bout et alimentés par une source équilibrée. Les avantages de ces antennes LoRa dipôles sont leur conception simple et leur installation facile. En outre, ces antennes peuvent fonctionner dans une large gamme de fréquences. Cependant, ces antennes dipôles ne peuvent pas fonctionner à des fréquences élevées, ce qui augmente la longueur des éléments de l'antenne.
• Antennes monopolaires : Par rapport aux antennes dipôles, ces antennes ont un seul élément conducteur relié à un plan de masse. La conception simple des antennes monopôles les rend idéales pour les cas d'utilisation simples dans les applications IoT et pour une intégration facile. Cependant, le principal inconvénient des antennes unipolaires est qu'elles ne peuvent pas répondre aux applications à gain élevé. En outre, elles nécessitent un plan de masse pour fonctionner efficacement, ce qui complique leur intégration dans certaines applications.
• Antennes directionnelles : Ces antennes sont disponibles dans différentes sous-catégories, mais les antennes LoRa les plus importantes sont les antennes à cornet et les antennes hélicoïdales. Les antennes patch deviennent également populaires pour différentes applications IoT. Les antennes directionnelles présentent l'avantage d'offrir un gain élevé, une plage de fonctionnement étendue et une moindre sensibilité aux interférences. Toutefois, les antennes directionnelles présentent également certains inconvénients, tels qu'une conception complexe et une couverture limitée.
• Antennes omnidirectionnelles : Les antennes omnidirectionnelles LoRa constituent une vaste catégorie d'antennes comprenant à la fois des antennes dipôles et des antennes monopôles. Cependant, elles peuvent fournir une couverture à 360°, mais avec une portée de couverture compromise. Un autre inconvénient important des antennes omnidirectionnelles est leur grande sensibilité aux interférences.

Comment fonctionnent les antennes LoRa ?

Les antennes LoRa fonctionnent dans trois gammes de fréquences principales :

• 915 MHz pour les Etats-Unis et l'Amérique du Nord
• 868 MHz pour l'UE
• 433 MHz pour les autres régions

Les antennes LoRa transmettent des signaux radio créés par des signaux électriques introduits dans un synthétiseur de fréquences fonctionnant dans une ou plusieurs des gammes de fréquences susmentionnées. Les antennes LoRa sont également capables de recevoir des signaux radio qui sont ensuite transmis aux éléments récepteurs RF qui décoderont avec succès les informations intégrées dans le signal radio. Cependant, il existe une multitude de facteurs affectant la performance des antennes LoRa :

• Fréquence de fonctionnement : Les antennes LoRa doivent pouvoir fonctionner fidèlement dans les gammes de fréquences ci-dessus.
• Niveau requis de gain et de directivité : Il est essentiel de maintenir un niveau de gain et de directivité adéquat pour une transmission efficace.
• Placement de l'antenne : Cet aspect est important lorsque la transmission est prévue dans un environnement encombré.
• Conditions environnementales : Ces conditions peuvent provoquer des interférences inattendues dans les réseaux LoRa WAN. Toutefois, grâce à la technologie CSS, ces interférences ne posent pas de problème majeur, sauf en cas de scénario grave.
• Adaptation correcte de l'impédance : elle garantit un transfert de puissance maximal entre les éléments du système RF et l'antenne.

Choisir la bonne antenne LoRa

Il y a trois principaux facteurs cruciaux à prendre en compte lors de la sélection d'une antenne LoRa pour votre application LoRa WAN. Ces facteurs sont les suivants :

• Bande de fréquence compatible dans votre région d'utilisation
• Gamme prévue exigences de votre application
• Fidélité attendue de l'information transmise et conditions environnementales différentes

Par exemple, la plupart des systèmes intégrés utilisent des antennes LoRa de type patch ou microruban, ce qui les rend faciles à intégrer dans le système. Cependant, dans les applications de surveillance de la chaîne d'approvisionnement, ils ont l'intention d'utiliser des antennes dipôles ou directionnelles en comprenant les zones d'installation afin d'obtenir une plage de fonctionnement étendue avec une haute fidélité.

Installation et placement des antennes LoRa

Il est essentiel de prendre en compte l'installation et l'emplacement appropriés des antennes LoRa pour un fonctionnement optimal du réseau LoRaWAN. Certains des facteurs importants à prendre en compte sont énumérés ci-dessous,

• Veiller à la mise à la terre correcte des éléments de l'antenne, en particulier dans le cas des antennes monopôles.
• Veillez à ce que les éléments d'antenne soient correctement câblés.
• Veillez à respecter les normes d'étanchéité prévues en fonction des conditions environnementales afin de protéger les éléments de l'antenne.
• Veiller à l'orientation et à la hauteur correctes de l'antenne afin d'obtenir une transmission optimale avec le degré attendu de visibilité directe.

Test et optimisation des performances des antennes LoRa

Un autre aspect important du réseau WAN LoRa est d'assurer des pratiques de maintenance appropriées pour un fonctionnement optimal et durable. Cela nécessite des tests et une optimisation. Les performances des antennes LoRa sont évaluées par différents moyens tels que :

• Tests de portée
• Essais de diagramme de rayonnement et de polarisation
• Mesure de l'intensité du champ

Pour effectuer ces tests et ces mesures, on utilise différents équipements tels que des analyseurs de spectre, des analyseurs d'antenne et des analyseurs de réseau. En outre, avec la popularité des radios définies par logiciel, les tests et mesures basés sur des logiciels sont de plus en plus prisés.

Tendances futures des antennes LoRa

Comme mentionné ci-dessus, avec la popularité croissante des radios et des réseaux basés sur des logiciels, il y a une tendance future dans les réseaux LoRaWAN basés sur des logiciels. En outre, avec l'augmentation du nombre d'appareils IoT, LoRa WAN offre une alternative à faible coût pour un fonctionnement optimal en termes de puissance sans comprendre la portée du fonctionnement. En outre, des techniques telles que la diversité des antennes permettent d'optimiser les réseaux LoRaWAN existants. Elles facilitent également la possibilité de fonctionner dans plusieurs gammes de fréquences.

Conclusion

Nous avons discuté de certains types d'antennes LoRa et de leurs cas d'utilisation. Ensuite, le principe de fonctionnement de base des antennes LoRa a été étudié. Enfin, certaines des différentes techniques de test et d'optimisation ont été mises en évidence pour vous aider dans votre prochaine application LoRa.