LoRa antenne fabrikant

Inleiding

Dit artikel gaat over LoRa-antennes die een prominent onderdeel vormen van de LoRa-technologie. LoRa is een wide area netwerk met een lager energieverbruik in vergelijking met andere wide area netwerken zoals Wi-Fi. LoRaWAN-netwerken zijn populair onder vele toepassingen, waarbij IoT-toepassingen het meest prominente domein zijn. Andere toepassingsdomeinen die gebruikmaken van LoRa WAN zijn heliumnetwerken, machine-naar-machine communicatie en sensortoepassingen. LoRa-antennes zijn de belangrijkste facilitator van dergelijke WAN-netwerken. Ze zenden en ontvangen LoRa-signalen in de volgende frequentiebanden.

• 915 MHz - VERENIGDE STATEN
• 868 MHz - Europa
• 433 MHz

In dit artikel bespreken we de soorten LoRa-antennes en hoe ze werken. Bovendien schetsen we enkele toepassingen van LoRa-antennes en verschillende factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren, testen en installeren van een LoRa-antenne in je toepassing.

Wat is LoRa?

LoRa staat voor communicatie met laag vermogen en groot bereik. Het is gebaseerd op ISM-frequentiebanden en is op grote schaal populair geworden door de opkomst van IoT-apparaten. Aangezien IoT-apparaten onder omstandigheden met laag vermogen moeten werken, is het van vitaal belang om datatransmissie met laag vermogen te overwegen. Het is gebaseerd op Chirp Spread Spectrum (CSS) technologie waarbij informatie wordt ingesloten als chirppulsen in radiosignalen voor de transmissie. De LoRa-technologie is daarom geschikt voor het verzenden van kleine brokken gegevens met lage datasnelheden. Hieronder volgen enkele kenmerken van de LoRa-technologie:

• Laag energieverbruik
• Lange afstand
• Geschikt voor kleine stukjes data
• Lage datasnelheden

Laten we nu enkele van de common toepassingen van LoRa WAN onderzoeken. Enkele toepassingen zijn:

• Op IoT gebaseerde slimme bewakingssystemen
• Systemen voor activabeheer
• Slimme medische ondersteuningssystemen
• Op IoT gebaseerde toepassingen in slimme steden
• Systemen voor bewaking van de toeleveringsketen

De rol van antennes in LoRa-systemen

Antennes zijn een cruciaal element in LoRa-systemen, omdat ze verantwoordelijk zijn voor het verzenden en ontvangen van radiosignalen via de lucht. Deze antennes zijn ook verantwoordelijk voor het behoud van de prestaties van deze LoRaWAN-netwerken. De juiste plaatsing, het juiste antennetype en het juiste frequentiebereik met de vereiste versterking van de LoRa-antenne bepalen de prestaties van het LoRa WAN-netwerk. Bovendien bepalen LoRa-antennes de duurzaamheid van het LoRa-systeem en de levensduur van de batterij, vooral bij IoT-apparaten die gebruikmaken van LoRa WAN-technologie. Een ander belangrijk aspect van het kiezen van de juiste antenne voor LoRa WAN-netwerken is het afstemmen van de impedanties op de RF-elementen aan de voorkant. Dit is belangrijk omdat het zorgt voor een maximale vermogensoverdracht tussen RF-elementen en de antenne.

Soorten LoRa-antennes

Laten we nu enkele van de typen LoRa-antennes bespreken die op de markt verkrijgbaar zijn. Elk antennetype is gespecialiseerd in verschillende toepassingen met verschillende specificaties. Hieronder vind je enkele LoRa-antennetypen en hun voor- en nadelen:

• Dipoolantennes: Dit zijn de eenvoudigste antennetypes en worden meestal gebruikt in modulaire IoT-systemen die als prototypes zijn ontworpen. Ze bestaan uit twee geleidende elementen van gelijke lengte die achter elkaar geplaatst zijn en gevoed worden met een gebalanceerde bron. De voordelen van deze dipool LoRa-antennes zijn hun eenvoudige ontwerp en eenvoudige installatie. Bovendien kunnen deze antennes in een breed frequentiebereik werken. Deze dipoolantennes kunnen echter niet werken bij hoge frequenties, waardoor de antenne-elementen langer worden.
• Monopoolantennes: Vergeleken met dipoolantennes hebben deze antennes één geleidend element dat is verbonden met een massaplaat. Het eenvoudige ontwerp van monopoolantennes maakt ze ideaal voor eenvoudige toepassingen in IoT-toepassingen en eenvoudige integratie. Het grootste nadeel van monopoolantennes is echter dat ze niet geschikt zijn voor toepassingen met hoge versterking. Bovendien hebben ze een massaplaat nodig voor een efficiënte werking, wat hun integratie in bepaalde toepassingen lastig maakt.
• Richtantennes: Deze antennes zijn verkrijgbaar in verschillende subcategorieën, maar de meest prominente LoRa-antennes zijn hoorn- en schroefantennes. Patchantennes worden ook populair bij verschillende IoT-toepassingen. Voordelen van directionele antennes zijn onder andere een hoge versterking, een groter werkbereik en minder gevoeligheid voor interferentie. Richtantennes hebben echter ook een aantal nadelen, zoals een complex ontwerp en beperkte dekking.
• Omni-directionele antennes: LoRa omni-directionele antennes zijn een brede categorie antennes die bestaan uit zowel dipool- als monopoolantennes. Ze kunnen echter een dekking van 360 graden bieden, maar met een beperkt bereik. Een ander belangrijk nadeel van omni-directionele antennes is hun grote gevoeligheid voor interferentie.

Hoe werken LoRa-antennes?

LoRa-antennes werken in drie hoofdfrequentiebereiken:

• 915 MHz voor de VS en Noord-Amerika
• 868 MHz voor de EU
• 433 MHz voor andere gebieden

LoRa-antennes verzenden radiosignalen die worden gecreëerd door elektrische signalen die worden toegevoerd aan een frequentiesynthesizer die in een of meer van de bovenstaande frequentiebereiken werkt. LoRa-antennes kunnen ook radiosignalen ontvangen die vervolgens worden doorgegeven aan RF-ontvangers die de informatie in het radiosignaal met succes decoderen. Er zijn echter veel factoren die de prestaties van de LoRa-antennes beïnvloeden:

• Werkfrequentie: LoRa-antennes moeten trouw kunnen werken in de bovenstaande frequentiebereiken
• Vereist niveau van versterking en richtingsgevoeligheid: Het is essentieel om de juiste hoeveelheid gain en directivity te behouden voor een efficiënte transmissie.
• Plaatsing van de antenne: Dit aspect is belangrijk wanneer transmissie bedoeld is in een drukke omgeving.
• Omgevingsomstandigheden: Deze omstandigheden kunnen onverwachte storingen veroorzaken in de LoRa WAN-netwerken, maar dankzij de CSS-technologie is dit geen groot probleem, tenzij in een ernstig scenario.
• Juiste impedantieafstemming: Dit zorgt voor een maximale vermogensoverdracht tussen de elementen van het RF-systeem en de antenne.

De juiste LoRa-antenne kiezen

Er zijn drie cruciale factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren van een LoRa-antenne voor je LoRa WAN-toepassing. Deze zijn:

• Compatibele frequentieband in uw werkgebied
• Beoogde bereikvereisten van uw toepassing
• Verwachte getrouwheid van de verzonden informatie en verschillende omgevingscondities

De meeste ingebedde systemen gebruiken bijvoorbeeld patch- of microstrip LoRa-antennes, waardoor ze eenvoudig in het systeem te integreren zijn. In toepassingen voor het bewaken van de toeleveringsketen willen ze echter dipool- of richtantennes gebruiken door de installatiegebieden uit te breiden om een groter werkingsbereik met een hoge getrouwheid te bereiken.

Installatie en plaatsing van LoRa-antennes

Het is essentieel om rekening te houden met de juiste installatie en plaatsing van LoRa-antennes voor een optimale werking van het LoRaWAN-netwerk. Hieronder staan enkele belangrijke factoren waarmee rekening moet worden gehouden,

• Zorg voor een goede aarding van de antenne-elementen, vooral bij monopole antennes.
• Zorg voor een goede bekabeling van de antenne-elementen.
• Zorg ervoor dat u zich houdt aan de verwachte normen voor weerbestendigheid, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden, om de antenne-elementen te beschermen.
• Zorg voor de juiste oriëntatie en hoogte van de antenne voor een optimale transmissie met de verwachte mate van line-of-sight.

LoRa-antenneprestaties testen en optimaliseren

Een ander belangrijk aspect van het LoRa WAN-netwerk is het zorgen voor de juiste onderhoudspraktijken voor een optimale en duurzame werking. Dit vereist testen en optimalisatie. De prestaties van LoRa-antennes worden op verschillende manieren geëvalueerd, zoals:

• Testen van het bereik
• Stralingspatroon- en polarisatietests
• Veldsterktemeting

Om deze tests en metingen uit te voeren wordt verschillende apparatuur gebruikt, zoals spectrumanalysatoren, antenneanalysatoren en netwerkanalysatoren. Met de populariteit van softwaregedefinieerde radio's neemt ook de populariteit van softwaregedefinieerde tests en metingen toe.

Toekomstige trends in LoRa-antennes

Zoals hierboven vermeld, is er met de toenemende populariteit van softwaregebaseerde radio's en netwerken een toekomstige trend in softwaregebaseerde LoRaWAN-netwerken. Met het toenemende aantal IoT-apparaten biedt LoRa WAN bovendien een goedkoop alternatief voor een optimale werking op het gebied van vermogen zonder dat dit ten koste gaat van het werkingsbereik. Bovendien bieden technieken zoals antennediversiteit ruimte voor optimalisatie van bestaande LoRaWAN-netwerken. Het biedt ook de mogelijkheid om in meerdere frequentiebereiken te werken.

Conclusie

We bespraken enkele soorten LoRa-antennes en hun gebruikssituaties. Daarna werd het basiswerkingsprincipe van LoRa-antennes onderzocht. Bovendien werden enkele van de verschillende test- en optimalisatietechnieken uitgelicht die kunnen helpen bij je volgende LoRa-toepassing.