LoRa 안테나 제조업체

소개

이 글에서는 LoRa 기술의 핵심 요소인 LoRa 안테나에 대해 설명합니다. LoRa는 Wi-Fi와 같은 다른 광역 네트워크에 비해 전력 소비가 낮은 광역 네트워크입니다. LoRaWAN 네트워크는 많은 애플리케이션에서 널리 사용되고 있으며, IoT 애플리케이션이 가장 눈에 띄는 분야입니다. LoRa WAN을 활용하는 다른 애플리케이션 영역으로는 헬륨 네트워크, 기계 간 co1TP14 통신 및 감지 애플리케이션이 있습니다. LoRa 안테나는 이러한 WAN 네트워크의 주요 촉진제입니다. 이 안테나는 다음 주파수 대역에서 LoRa 신호를 송수신합니다.

• 915 MHz - 미국
• 868 MHz - 유럽
• 433 MHz

이 문서에서는 LoRa 안테나의 유형과 작동 방식에 대해 설명합니다. 또한 LoRa 안테나의 몇 가지 응용 분야와 애플리케이션에서 LoRa 안테나를 선택, 테스트 및 설치할 때 고려해야 할 다양한 요소에 대해 간략하게 설명합니다.

LoRa란 무엇인가요?

LoRa는 저전력 장거리 communication의 약자입니다. ISM 주파수 대역을 기반으로 하며 IoT 디바이스의 증가와 함께 널리 보급되고 있습니다. IoT 기기는 저전력 조건에서 작동해야 하기 때문에 저전력 데이터 전송을 고려하는 것이 필수적입니다. 이 기술은 전송 전에 무선 신호에 정보를 처프 펄스로 내장하는 처프 스프레드 스펙트럼(CSS) 기술을 기반으로 합니다. 따라서 LoRa 기술은 낮은 데이터 전송률로 작은 데이터 청크를 전송하는 데 적합합니다. 이제 LoRa 기술의 몇 가지 특징을 다음과 같이 요약할 수 있습니다:

• 낮은 전력 소비
• 장거리
• 소량의 데이터에 적합
• 낮은 데이터 속도

이제 LoRa WAN의 몇 가지 common 애플리케이션을 살펴보겠습니다. 일부 애플리케이션은 다음과 같습니다:

• IoT 기반 스마트 모니터링 시스템
• 자산 모니터링 시스템
• 스마트 의료 지원 시스템
• 스마트 시티의 IoT 기반 애플리케이션
• 공급망 모니터링 시스템

LoRa 시스템에서 안테나의 역할

안테나는 무선 신호를 무선으로 송수신하는 역할을 하기 때문에 LoRa 시스템에서 매우 중요한 요소입니다. 또한 이러한 안테나는 LoRaWAN 네트워크의 성능을 유지하는 역할도 담당합니다. 올바른 배치, 올바른 안테나 유형, 올바른 주파수 범위와 필요한 이득의 LoRa 안테나가 LoRa WAN 네트워크의 성능을 결정합니다. 또한 로라 안테나는 특히 로라 WAN 기술을 활용하는 IoT 디바이스에서 로라 시스템의 내구성과 배터리 수명을 결정합니다. 또한 LoRa WAN 네트워크에 적합한 안테나를 선택하는 또 다른 중요한 측면은 임피던스를 프론트엔드 RF 요소와 일치시키는 것입니다. 이는 RF 소자와 안테나 간의 최대 전력 전송을 보장하기 때문에 중요합니다.

LoRa 안테나의 종류

이제 시중에서 판매되는 몇 가지 유형의 LoRa 안테나에 대해 알아보겠습니다. 각 안테나 유형은 서로 다른 사양을 충족하는 다양한 애플리케이션에 특화되어 있습니다. 몇 가지 LoRa 안테나 유형과 그 장단점은 다음과 같습니다:

• 다이폴 안테나: 가장 단순한 안테나 유형으로, 주로 프로토타입으로 설계된 모듈형 IoT 시스템에 사용됩니다. 다이폴 안테나는 균형 잡힌 소스가 공급되는 두 개의 동일한 길이의 전도성 소자를 끝에서 끝까지 배치한 것으로 구성됩니다. 다이폴 LoRa 안테나의 장점은 설계가 간단하고 설치가 쉽다는 것입니다. 또한 이러한 안테나는 광범위한 주파수 범위에서 작동할 수 있습니다. 그러나 다이폴 안테나는 고주파수에서는 작동할 수 없으므로 안테나 소자의 길이가 길어집니다.
• 모노폴 안테나: 다이폴 안테나와 달리 이 안테나는 하나의 전도성 소자가 접지면에 연결되어 있습니다. 모노폴 안테나는 설계가 단순하여 IoT 애플리케이션의 간단한 사용 사례와 손쉬운 통합에 이상적입니다. 그러나 모노폴 안테나의 가장 큰 단점은 고이득 애플리케이션에 적합하지 않다는 것입니다. 또한 효율적인 작동을 위해 접지면이 필요하므로 특정 애플리케이션에 통합하기가 어려울 수 있습니다.
• 지향성 안테나: 이러한 안테나는 다양한 하위 카테고리로 제공되지만, 가장 눈에 띄는 LoRa 안테나는 혼 안테나와 나선형 안테나입니다. 패치 안테나도 다양한 IoT 애플리케이션에서 인기를 얻고 있습니다. 지향성 안테나의 장점으로는 높은 이득, 확장된 작동 범위, 간섭에 대한 민감성 감소 등이 있습니다. 그러나 지향성 안테나는 복잡한 설계와 제한된 커버리지와 같은 몇 가지 단점도 있습니다.
• 전방향성 안테나: LoRa 전방향성 안테나는 다이폴 안테나와 모노폴 안테나로 구성된 광범위한 범주의 안테나입니다. 하지만 360도 커버리지를 제공할 수 있지만 커버리지 범위가 제한적입니다. 전방향성 안테나의 또 다른 중요한 단점은 간섭에 대한 민감성이 크다는 것입니다.

LoRa 안테나는 어떻게 작동하나요?

LoRa 안테나는 세 가지 주요 주파수 범위에서 작동합니다:

• 미국 및 북미 지역용 915 MHz
• 868 MHz(EU용)
• 기타 지역의 경우 433 MHz

LoRa 안테나는 위의 주파수 범위 중 하나 또는 여러 주파수 범위에서 작동하는 주파수 합성기에 공급된 전기 신호에 의해 생성된 무선 신호를 전송합니다. LoRa 안테나는 또한 무선 신호를 수신하여 무선 신호에 포함된 정보를 성공적으로 디코딩하는 RF 수신기 요소에 공급할 수 있습니다. 그러나 LoRa 안테나의 성능에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있습니다:

• 작동 주파수: LoRa 안테나는 위의 주파수 범위에서 충실하게 작동할 수 있어야 합니다.
• 필요한 게인 및 지향성 수준: 효율적인 전송을 위해서는 적절한 수준의 게인과 지향성을 유지하는 것이 필수적입니다.
• 안테나 배치: 이 측면은 혼잡한 환경에서 전송하려는 경우 중요합니다.
• 환경 조건: 이러한 조건은 LoRa WAN 네트워크에 예기치 않은 간섭을 일으킬 수 있지만, CSS 기술 덕분에 심각한 시나리오가 아니라면 큰 문제가 되지 않습니다.
• 적절한 임피던스 매칭: RF 시스템과 안테나를 갖춘 요소 간에 최대 전력 전송을 보장합니다.

올바른 LoRa 안테나 선택

LoRa WAN 애플리케이션을 위한 LoRa 안테나를 선택할 때 고려해야 할 세 가지 중요한 요소가 있습니다. 바로 이것들입니다:

• 운영 지역에서 호환되는 주파수 대역
• 애플리케이션의 의도된 범위 요구 사항
• 전송되는 정보의 예상 충실도 및 다양한 환경 조건

예를 들어, 대부분의 임베디드 시스템은 시스템에 쉽게 통합할 수 있는 패치 또는 마이크로스트립 LoRa 안테나를 사용합니다. 그러나 공급망 모니터링 애플리케이션에서는 높은 충실도로 확장된 작동 범위를 달성하기 위해 설치 영역을 구성하여 다이폴 또는 지향성 안테나를 사용하려고 합니다.

LoRa 안테나의 설치 및 배치

LoRaWAN 네트워크의 최적 운영을 위해서는 LoRa 안테나의 적절한 설치 및 배치를 고려하는 것이 중요합니다. 고려해야 할 몇 가지 중요한 요소는 다음과 같습니다,

• 특히 모노폴 안테나의 경우 안테나 요소를 올바르게 접지해야 합니다.
• 안테나 요소의 케이블이 올바르게 연결되어 있는지 확인합니다.
• 안테나 요소를 보호하기 위해 환경 조건에 따라 예상되는 내후성 표준을 준수해야 합니다.
• 예상 가시거리에서 최적의 전송을 달성하기 위해 적절한 안테나 방향과 높이 배치를 확인하십시오.

LoRa 안테나 성능 테스트 및 최적화

LoRa WAN 네트워크의 또 다른 중요한 측면은 최적의 내구성 있는 운영을 위한 적절한 유지 관리 관행을 보장하는 것입니다. 이를 위해서는 테스트와 최적화가 필요합니다. LoRa 안테나 성능은 다음과 같은 다양한 방법으로 평가됩니다:

• 범위 테스트
• 방사 패턴 및 편광 테스트
• 전계 강도 측정

이러한 테스트와 측정을 수행하기 위해 스펙트럼 분석기, 안테나 분석기, 네트워크 분석기 등 다양한 장비가 사용됩니다. 또한 소프트웨어 정의 라디오의 인기와 함께 소프트웨어 기반 테스트 및 측정의 인기도 높아지고 있습니다.

LoRa 안테나의 미래 트렌드

위에서 언급했듯이 소프트웨어 기반 라디오 및 네트워크의 인기가 높아지면서 소프트웨어 기반 LoRaWAN 네트워크가 향후 트렌드가 될 것입니다. 또한 IoT 디바이스의 수가 증가함에 따라 LoRa WAN은 작동 범위에 구애받지 않고 전력 측면에서 최적의 운영을 위한 저비용 대안을 제공합니다. 또한 안테나 다이버시티와 같은 기술은 기존 LoRaWAN 네트워크를 최적화할 수 있는 여지를 제공합니다. 또한 여러 주파수 범위에서 작동할 수 있는 기회를 제공합니다.

결론

LoRa 안테나의 몇 가지 유형과 사용 사례에 대해 논의했습니다. 그런 다음 LoRa 안테나의 기본 작동 원리를 살펴보고, 다음 LoRa 애플리케이션에 도움이 되는 몇 가지 테스트 및 최적화 기술을 강조했습니다.