Use uma antena 5G MIMO compacta para obter a melhor conectividade e estética

As implementações de redes 5G estão se acelerando globalmente para obter taxas de dados mais rápidas, maior capacidade e conectividade contínua. A tecnologia de antena MIMO (múltiplas entradas e múltiplas saídas) é crucial para cumprir as promessas do 5G, incluindo transmissão e recepção simultâneas de vários fluxos de dados, maior eficiência espectral e desempenho geral da rede.

Embora existam muitas opções de antenas, muitas aplicações exigem antenas MIMO pequenas e de baixo perfil que os projetistas possam encaixar em sistemas com restrições de espaço ou colocar em locais discretos em aplicações de segurança, residenciais, de varejo e outras.

Este artigo discute brevemente os desafios enfrentados pelos projetistas de dispositivos 5G pequenos e discretos. Em seguida, apresenta uma antena MIMO 5G/4G compacta da Taoglas que atende às necessidades dos projetistas e oferece ampla cobertura de espectro, compatibilidade global e facilidade de uso.

Aplicações e desafios para antenas 5G MIMO compactas e de baixo perfil

A instalação discreta de antenas 5G MIMO pequenas e de baixo perfil pode fornecer as taxas de dados e a cobertura necessárias em muitas aplicações. Os projetistas de sistemas de segurança e eletrônicos de consumo querem oferecer desempenho 5G sem comprometer a estética. Em aplicações industriais e de transporte, as antenas compactas podem eliminar o impacto visual perturbador que as antenas convencionais maiores podem causar nos operadores de veículos ou equipamentos. As antenas compactas permitem que os projetistas adicionem conectividade 5G com mais facilidade em aplicações menores e independentes, como sinalização digital, quiosques de ponto de venda e aparelhos de rede.

Para aplicações em sistemas de processos industriais e na Internet das Coisas (IoT), os projetistas podem adicionar facilmente pequenas antenas 5G MIMO para fornecer conectividade de rede 5G para locais remotos ou servir como uma opção de conectividade reserva para redes de comunicação existentes.

O uso de várias antenas e o processamento associado permitem que os fluxos de dados individuais sejam multiplexados para melhorar a confiabilidade do link e compensar a perda de sinal para manter as altas taxas de dados. As antenas MIMO combatem a degradação do sinal devido à alta perda de caminho nas comunicações de ondas milimétricas e ao desvanecimento multipercurso exacerbado com implantações de células pequenas amplamente usadas em redes 5G.

Embora a tecnologia MIMO ofereça benefícios significativos, ela também apresenta desafios de implementação. Esses desafios incluem minimizar o acoplamento mútuo e maximizar o isolamento entre os elementos de uma antena MIMO para garantir o desempenho ideal da radiação.

Os projetos anteriores de antenas MIMO abordavam essas preocupações aumentando a distância física entre as antenas. Isso fez com que os usuários tivessem que lidar com a instalação de grandes sistemas de antenas. À medida que os projetistas procuram acomodar instalações com restrições de espaço, o espaço físico para colocar várias antenas em um projeto de antena MIMO se torna muito mais limitado. Como resultado, efeitos como o acoplamento mútuo e a eficiência reduzida se tornam mais pronunciados.

Para superar esses desafios, são necessárias novas abordagens que envolvam materiais mais avançados, métodos de desacoplamento, miniaturização e design otimizado do plano de aterramento.

Uma solução mais simples para a instalação de antenas 5G

Um excelente exemplo da aplicação de novas abordagens é a antena MIMO da série Taoglas MA322.A.001 Comet (Figura 1). Esse dispositivo oferece desempenho 5G MIMO em um fator de forma de disco de baixo perfil, medindo 80 x 18,1 milímetros (mm) e pesando 113 gramas (g).

Figura 1: Projetada para ser instalada de forma fácil e discreta com montagem magnética ou adesiva, a antena MA322 5G MIMO mede apenas 80 x 18,1 mm. (Fonte da imagem: Taoglas)

O fator de forma e o peso da MA322 permitem seu uso em aplicações em que antenas grandes e pesadas não são práticas ou desejadas. Ela também foi projetada para montagem magnética ou adesiva, proporcionando conectividade 5G em aplicações existentes em que furos de montagem não são desejáveis. Isso inclui aplicações como socorristas e veículos de serviços de emergência que precisam de comunicações 5G modernizadas. Para simplificar a conexão da antena à aplicação do usuário, cada uma das conexões MIMO 1 e 2 dessa antena vem com um cabo de baixa perda de 2 metros (m) com conectores subminiatura de alta frequência versão A (SMA).

Adequado para instalação em ambientes internos ou externos, o gabinete da antena tem uma faixa de temperatura operacional de -40°C a +85°C e tem classificação IP67, oferecendo proteção à prova de poeira e contra a entrada de água quando imerso em até 1 m de água. Seu gabinete é fabricado com plástico de acrilonitrila estireno acrilato (ASA) para proporcionar a estabilidade ultravioleta (UV) necessária para instalações externas de longo prazo. Um adesivo de espuma 3M separado também está incluído, permitindo a montagem em superfícies não magnéticas.

A antena está em conformidade com os regulamentos de Registro, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos (REACH) da União Europeia (UE) e com a legislação de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS) da UE.

Alto desempenho com suporte a frequências celulares em todo o mundo

Projetada com duas antenas 5G/4G de alto desempenho, a MA322 é compatível com frequências celulares 5G em todo o mundo e bandas 4G, 3G e 2G de 617 megahertz (MHz) a 5925 MHz. Ela faz isso ao mesmo tempo em que oferece características de desempenho que normalmente não existem em antenas pequenas.

Com suas características de baixa perda de retorno e valor de especificação de zero para a relação de tensão da onda estacionária (VSWR), a antena MA322 opera em níveis típicos de eficiência de antenas pequenas sem sacrificar o desempenho do sinal (Figura 2).

Figura 2: Um design inovador permite que a MA322 ofereça níveis de eficiência anteriormente inatingíveis em antenas em formato de disco de tamanho semelhante. (Fonte da imagem: Taoglas)

Projetada para atender aos requisitos de comunicação de longo alcance e de mitigação de perda de caminho dos projetistas, a antena MA322 atinge níveis de ganho de pico estáveis (Figura 3) e excelentes padrões de radiação omnidirecional (Figura 4) em toda a sua faixa de frequência operacional. Seu ganho máximo de pico é de 4,2 decibéis em relação ao isotrópico (dBi), e sua faixa de frequência operacional inclui a banda de frequência de 3550 MHz, que está dentro das bandas 5G usadas com frequência nos Estados Unidos e na Europa.

Figura 3: A MA322 atende à demanda de ganho de pico estável, atingindo um ganho de pico máximo especificado de 4,2 dBi. (Fonte da imagem: Taoglas)

Figura 4: A MA322 oferece padrões de radiação altamente uniformes em toda a sua faixa de frequência operacional, inclusive na banda de frequência de 3550 MHz mostrada aqui. (Fonte da imagem: Taoglas)

Com seu desempenho estável e fácil instalação, a antena MA322 oferece aos projetistas uma solução de instalação 5G pronta para uma gama crescente de aplicações.

Conclusão

A disponibilidade de materiais e métodos de projeto mais avançados permitiu o desenvolvimento de pequenas antenas MIMO da Taoglas que podem atingir os níveis de ganho e eficiência necessários para a operação 5G. Esse dispositivo compacto e de baixo perfil permite que os projetistas adicionem conectividade 5G a aplicações com espaço limitado, nos quais a segurança, a estética e a facilidade de uso são necessárias.