Производитель антенн LoRa

Введение

Эта статья посвящена рассмотрению антенн LoRa, которые являются важным элементом технологии LoRa. LoRa - это широкополосная сеть с более низким энергопотреблением по сравнению с другими широкополосными сетями, такими как Wi-Fi. Сети LoRaWAN популярны во многих приложениях, причем наиболее распространенной областью являются приложения IoT. Другими областями применения LoRa WAN являются гелиевые сети, межмашинная связь и сенсорные приложения. Антенны LoRa - это главный помощник в таких сетях WAN. Они передают и принимают сигналы LoRa в следующих частотных диапазонах.

• 915 MHz - США
• 868 MHz - Европа
• 433 MHz

В этой статье мы рассмотрим типы антенн LoRa и принцип их работы. Кроме того, мы расскажем о некоторых сферах применения антенн LoRa и различных факторах, которые следует учитывать при выборе, тестировании и установке антенны LoRa в вашем приложении.

Что такое LoRa?

LoRa означает маломощную связь большой дальности. Она основана на частотных диапазонах ISM и стала широко популярна в связи с ростом числа устройств IoT. Поскольку IoT-устройства должны работать в условиях низкого энергопотребления, крайне важно учитывать низкую мощность передачи данных. Она основана на технологии Chirp Spread Spectrum (CSS), при которой информация перед передачей встраивается в радиосигналы в виде чирпированных импульсов. Таким образом, технология LoRa подходит для передачи небольших фрагментов данных с низкой скоростью передачи. Теперь мы можем обобщить некоторые характеристики технологии LoRa следующим образом:

• Низкое энергопотребление
• Дальний
• Подходит для небольших битов данных
• Низкая скорость передачи данных

Теперь давайте рассмотрим некоторые из распространенных применений LoRa WAN. Некоторые приложения включают:

• Интеллектуальные системы мониторинга на основе IoT
• Системы мониторинга активов
• Интеллектуальные системы медицинского обеспечения
• Приложения на основе IoT в умных городах
• Системы мониторинга цепочек поставок

Роль антенн в системах LoRa

Антенны - важнейший элемент систем LoRa, поскольку они отвечают за передачу и прием радиосигналов по воздуху. Эти антенны также отвечают за поддержание производительности этих сетей LoRaWAN. Правильное размещение, правильный тип антенны и правильный частотный диапазон с требуемым коэффициентом усиления антенны LoRa определяют производительность сети LoRa WAN. Кроме того, антенны LoRa определяют долговечность системы LoRa и время ее автономной работы, особенно в устройствах IoT, использующих технологию LoRa WAN. Кроме того, еще одним важным аспектом выбора правильной антенны для сетей LoRa WAN является согласование импедансов с фронтальными радиочастотными элементами. Это важно, так как обеспечивает максимальную передачу энергии между РЧ-элементами и антенной.

Типы антенн LoRa

Теперь давайте обсудим некоторые типы антенн LoRa, доступные на рынке. Каждый тип антенны специализируется на различных приложениях, удовлетворяющих различным спецификациям. Ниже перечислены некоторые типы антенн LoRa, а также их преимущества и недостатки:

• Дипольные антенны: Это самые простые типы антенн, которые чаще всего используются в модульных системах IoT, созданных в качестве прототипов. Они состоят из двух проводящих элементов одинаковой длины, расположенных торцом к торцу и питающихся от сбалансированного источника. Преимуществами дипольных LoRa-антенн являются простота конструкции и легкость установки. Кроме того, эти антенны могут работать в широком диапазоне частот. Однако эти дипольные антенны не могут работать на высоких частотах, что увеличивает длину антенных элементов.
• Монопольные антенны: По сравнению с дипольными антеннами, эти антенны имеют один проводящий элемент, связанный с плоскостью земли. Простая конструкция монопольных антенн делает их идеальными для простых случаев использования в IoT-приложениях и легкой интеграции. Однако главным недостатком монопольных антенн является то, что они не могут использоваться в приложениях с высоким коэффициентом усиления. Кроме того, для эффективной работы им требуется заземляющая плоскость, что затрудняет их интеграцию в некоторые приложения.
• Направленные антенны: Эти антенны доступны в различных подкатегориях, однако наиболее известными антеннами LoRa являются рупорные и спиральные антенны. Патч-антенны также становятся популярными в различных IoT-приложениях. К преимуществам направленных антенн относятся высокий коэффициент усиления, расширенный диапазон работы и меньшая восприимчивость к помехам. Однако направленные антенны имеют и некоторые недостатки, такие как сложность конструкции и ограниченное покрытие.
• Всенаправленные антенны: Всенаправленные антенны LoRa - это широкая категория антенн, состоящая как из дипольных, так и из монопольных антенн. Однако они могут обеспечить 360-кратное покрытие, но с ограниченным радиусом действия. Еще одним существенным недостатком всенаправленных антенн является их большая восприимчивость к помехам.

Как работают антенны LoRa?

Антенны LoRa работают в трех основных частотных диапазонах:

• 915 MHz для США и Северной Америки
• 868 MHz для ЕС
• 433 MHz для других регионов

Антенны LoRa передают радиосигналы, созданные электрическими сигналами, подаваемыми на синтезатор частот, работающий в одном или многих из указанных выше частотных диапазонов. Антенны LoRa также способны принимать радиосигналы, которые затем подаются на радиочастотные приемные элементы, успешно декодирующие информацию, заложенную в радиосигнале. Однако существует множество факторов, влияющих на производительность антенн LoRa, к ним относятся:

• Рабочая частота: Антенны LoRa должны быть способны точно работать в указанных диапазонах частот
• Необходимый уровень усиления и направленности: Для эффективной передачи необходимо поддерживать необходимый уровень усиления и направленности.
• Размещение антенны: Этот аспект важен при передаче данных в перегруженной среде.
• Условия окружающей среды: Эти условия могут создавать некоторые непредвиденные помехи в сетях LoRa WAN, однако благодаря технологии CSS это не вызывает особого беспокойства, если только речь не идет о серьезных сценариях.
• Правильное согласование импеданса: это обеспечивает максимальную передачу мощности между элементами радиочастотной системы и антенной.

Выбор подходящей антенны LoRa

При выборе антенны LoRa для вашей сети LoRa WAN необходимо учитывать три основных фактора. К ним относятся:

• Совместимый частотный диапазон в регионе эксплуатации
• Требования к диапазону применения
• Ожидаемая достоверность передаваемой информации и различные условия окружающей среды

Например, в большинстве встраиваемых систем используются патч- или микрополосковые LoRa-антенны, что упрощает их интеграцию в систему. Однако в приложениях для мониторинга цепочек поставок предполагается использовать дипольные или направленные антенны, увеличивая площадь установки для достижения расширенного диапазона работы с высокой точностью.

Установка и размещение антенн LoRa

Для оптимальной работы сети LoRaWAN важно правильно установить и разместить антенны LoRa. Ниже перечислены некоторые из важных факторов, которые необходимо учитывать,

• Обеспечьте надлежащее заземление элементов антенны, особенно в монопольных антеннах
• Обеспечьте правильное подключение антенных элементов.
• Для защиты элементов антенны соблюдайте предполагаемые стандарты погодозащиты в зависимости от условий окружающей среды.
• Обеспечьте правильную ориентацию и высоту расположения антенны для достижения оптимальной передачи сигнала при ожидаемой степени прямой видимости

Тестирование и оптимизация работы антенны LoRa

Еще одним важным аспектом сети LoRa WAN является обеспечение надлежащего технического обслуживания для оптимальной и долговечной работы. Это требует тестирования и оптимизации. Производительность антенны LoRa оценивается различными способами, такими как:

• Испытания на дальность
• Проверка диаграммы направленности излучения и поляризации
• Измерение напряженности поля

Для проведения этих тестов и измерений используется различное оборудование, такое как анализаторы спектра, антенные анализаторы и сетевые анализаторы. Кроме того, с ростом популярности программно-определяемых радиостанций растет популярность тестов и измерений на основе программного обеспечения.

Будущие тенденции в области антенн LoRa

Как уже упоминалось выше, с ростом популярности радиостанций и сетей на основе программного обеспечения, в будущем намечается тенденция к созданию сетей LoRaWAN на основе программного обеспечения. Кроме того, с увеличением количества устройств IoT сеть LoRa WAN представляет собой недорогую альтернативу для оптимальной работы с точки зрения энергопотребления без снижения дальности действия. Кроме того, такие технологии, как разнесение антенн, дают возможность оптимизировать существующие сети LoRaWAN. Это также облегчает возможность работы в нескольких частотных диапазонах.

Заключение

Мы обсудили некоторые типы антенн LoRa и варианты их использования. Затем был рассмотрен основной принцип работы антенн LoRa, а также некоторые из различных методов тестирования и оптимизации, которые помогут вам в следующем применении LoRa.