La antena es un transductor especializado que convierte corrientes eléctricas variables en ondas de radio como un transmisor y, a la inversa, actúa como un receptor de radio.En la transmisión, un dispositivo electrónico suministra una corriente eléctrica variable con una frecuencia en el rango de radio a los terminales de la antena, y la antena irradia la energía de la corriente eléctrica en forma de ondas de radio.En la recepción, la antena captura parte de la energía de una onda electromagnética para producir un pequeño voltaje en sus terminales.Hay dos tipos básicos: la antena receptora, que intercepta la energía de RF y suministra corrientes variables a los equipos electrónicos, y la antena transmisora, que recibe corrientes variables de los equipos electrónicos y genera un campo de RF.La misma antena puede tener ambos roles.Desde el punto de vista constructivo, las antenas externas son visibles y las antenas internas están incluidas en los dispositivos electrónicos, que tienen varias formas y tamaños.Sin antenas, no hay comunicación por radio.Ley de conservación de la energía: La energía no se crea ni se destruye;sólo puede transformarse o transferirse de una forma a otra.La ganancia de la antena es la capacidad de la antena para irradiar más o menos en cualquier dirección en comparación con una antena teórica.Si se pudiera hacer una antena como una esfera perfecta, irradiaría por igual en todas las direcciones.Tal antena se llama teóricamente antena isotrópica y, de hecho, no existe.Se expresa en dBi, lo que significa "decibelios relativos a isótropos".Esto significa que si el amplificador de antena entrega 10W de "potencia" en un segundo, solo esos 10W son la energía disponible para que la antena los irradie.La antena no puede crear nueva energía.Si la antena es omnidireccional, como una bombilla que irradia como una esfera, entonces los 10 W se distribuyen por toda la esfera.Pero, la radiación es una cantidad física inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde la fuente.El número de "rayos" que salen de la antena (líneas rojas) es constante (los 10W) ​​y a medida que nos alejamos, el número sigue siendo el mismo, pero la intensidad simplemente disminuye, porque la superficie aumenta.Por ejemplo, si 10W está en 1000 "rayos", esos rayos se distribuyen sobre la superficie radiante.Para la esfera, divídala por 1000 y cada cuadrado pequeño obtiene un radio.Si la antena solo irradia en un pequeño cuadrado, entonces todos los 1000 rayos están dentro de este cuadrado.Entonces, una antena direccional irradia toda la energía en un espacio más pequeño y, como tal, parece más fuerte en una dirección.El patrón de radiación 3D de la antena dipolo de media onda.Un patrón de radiación es una descripción tridimensional de cómo una antena irradia energía al espacio circundante.Este patrón generalmente se mide a una distancia suficiente de la antena conocida como campo lejano.En palabras sencillas es la potencia radiada en una determinada dirección con referencia a una antena omnidireccional (una antena teórica que irradia por igual en todas las direcciones).A continuación, se muestran los patrones de radiación para algunos tipos comunes de antenas.Patrón de radiación 3D de la antena de parche utilizada en teléfonos móviles.https://www.raymaps.com/index.php/some-common-antenna-radiation-patterns/¿Qué es una antena de dispositivo móvil?Modelos 3D de radiación de antena de banda GSM desde un teléfono móvil en presencia de cabeza y mano.Tomando como ejemplo el teléfono móvil, la antena es un pequeño dispositivo en su interior, con la función de recibir y transmitir ondas electromagnéticas.Cuando usa un teléfono inteligente para hacer llamadas, enviar mensajes de texto, navegar a través de GSM, jugar juegos en línea, etc.el módulo de antena del teléfono es responsable de la comunicación.La potencia de la señal de radiofrecuencia del transmisor se transfiere a la antena a través de un cable RF (alimentador coaxial de RF) y la antena la irradia como ondas electromagnéticas.Una vez que la onda electromagnética llega a un lugar de recepción, es capturada por una antena (solo se recibe una pequeña parte de la potencia) y se envía al receptor de radio a través de un cable de RF.Impedancia de antena.Es una impedancia compleja que consta de resistencia, determinada por el material, y la capacitancia e inductancia de la antena están determinadas por el tamaño y la forma física.La relación entre voltaje y corriente es igual a la impedancia de la antena y se expresa en ohmios.La impedancia de la antena determina la potencia que es absorbida por la antena cuando entra en contacto con una onda electromagnética.El diseño de la antena tiene como objetivo optimizar la eficiencia en la captura de energía del campo electromagnético presente alrededor.Eficiencia.Parte de la potencia se pierde debido al componente resistivo de una antena, por eso se eligen buenos materiales eléctricamente conductores.Impedancia de entrada de antenaLa impedancia de entrada de la antena es el valor de impedancia proporcionado por la antena en la interfaz entre el transceptor y la antena.Diferentes frecuencias de radiación electromagnética darán diferentes valores de impedancia a una misma antena.La impedancia de la antena es fundamental para el rendimiento del sistema de comunicaciones.Para lograr la máxima transferencia de potencia de la antena al receptor o del transmisor a la antena, la impedancia de la antena debe coincidir con la impedancia del sistema.En los sistemas de RF y microondas, las impedancias típicas del sistema son 50 Ω y 75 Ω, que también son impedancias características de las líneas de transmisión coaxial estándar.La impedancia de la antena suele ser el factor crítico que limita el ancho de banda de la antena.Una antena de RF es una forma de circuito que tiene reactancias, inductivas y capacitivas, y como resultado tiene una frecuencia resonante.Esta es la frecuencia a la que la reactancia capacitiva y la inductiva se anulan entre sí.En este punto, la antena de RF parece puramente resistiva, siendo la resistencia una combinación de resistencia a la pérdida y resistencia a la radiación.Frecuencia de trabajo y ancho de banda de trabajoLa mayoría de los diseños de antenas de RF funcionan alrededor de la frecuencia resonante.Esto significa que solo hay un ancho de banda limitado en el que una antena de RF puede operar de manera efectiva.Más allá de este punto, los niveles de reactancia pueden ser demasiado altos para un funcionamiento satisfactorio.La frecuencia operativa se refiere a todas las frecuencias dentro del ancho de banda de la antena.Esto significa que la eficiencia de la antena se reduce más allá de un determinado ancho de banda.El patrón de haz de la antena describe la relación entre la energía radiada por la antena y cualquier posición en el espacio.A través del modelo podemos conocer la intensidad relativa o absoluta de la onda electromagnética radiada por la antena en cada posición del espacio.El patrón horizontal de la antena del teléfono celular debe ser omnidireccional.Pero, de hecho, el patrón de haz de la antena del teléfono celular no es importante.Las características de radiación de la antena del teléfono celular y las características de radiación de una sola antena no son las mismas.El patrón de la antena del teléfono celular solo requiere que el plano horizontal sea aproximadamente omnidireccional.Directividad y ganancia de antenaLa directividad de una antena se define como una medida de la radiación de potencia concentrada en una determinada dirección.Se puede considerar como la capacidad de una antena para dirigir la potencia radiada en una dirección determinada.También se puede ver como la relación entre la intensidad de la radiación en una dirección dada y la intensidad de radiación promedio.Antena PIFA (antena Planar Inverted-F) fabricada en metal estampado, se empotra en el dispositivo móvil.La directividad de una antena está relacionada con su patrón de haz.Dado que se debe tener en cuenta la eficiencia de radiación de la propia antena, generalmente se usa un factor llamado ganancia de la antena para reemplazar la directividad.La potencia radiada que queda después de disipar parte de la potencia en el lado resistivo de la antena se considera ganancia (Ganancia), expresada en decibelios (dB).Dependiendo del diseño, se puede radiar una señal de potencia máxima en la dirección requerida.Si el factor de ganancia aumenta en una dirección, el ancho de banda de la radiación disminuye.La eficiencia de radiación de la antena está relacionada con la cantidad de energía perdida en el proceso de comunicación a través de ondas electromagnéticas.La pérdida de energía que puede ocurrir durante el proceso de transmisión y recepción de la potencia de la antena incluye: reflexión de energía causada por la falta de coincidencia de la impedancia de entrada de la antena, pérdida de energía causada por el propio material de la antena a altas frecuencias y consumo de energía de propagación promedio.Desarrollo de antenas para teléfonos móvilesLa primera antena de teléfono celular grande fue una antena externa, que era una antena de señal analógica de baja frecuencia.NOKIA usó antenas integradas durante la era 2G, que se estamparon en láminas delgadas de acero inoxidable.Posteriormente, para abaratar costes, aparecieron las antenas FPC (Flexible Printed Circuit Board).FPC se caracteriza por su material blando y se puede unir a superficies curvas.Tiene ventajas sobre las antenas de metal en términos de utilización del espacio.Hasta el momento, la principal tecnología de fabricación de antenas es la de las antenas FPC.Mitsubishi Engineering-Plastics: ESTRUCTURACIÓN DIRECTA POR LÁSER XANTAR® (LDS)Antena incorporada.Con el desarrollo de la tecnología, apareció la tecnología de antena LDS (Laser Direct Structuring).La antena se graba directamente con un láser en un material plástico especialmente procesado.Podemos ver esta tecnología en los teléfonos móviles de rendimiento medio a alto de hoy en día.La estructuración directa por láser (LDS) es un proceso mediante el cual se puede diseñar y producir una antena sobre un sustrato de plástico tridimensional.Este soporte puede ser una entidad plástica separada o una parte integral existente de la carcasa del producto del cliente.Detalles de la antena: Nota de diseño de antena – QUECTEL: https://www.quectel.com/wp-content/uploads/2021/03/Quectel_Antenna_Design_Note_V3.2.pdfMulti-Input Multi-Output (MIMO) es un modelo matemático abstracto que describe un sistema de comunicación inalámbrico con múltiples antenas.Según esto, se pueden usar múltiples antenas en el extremo de la transmisión para enviar señales de forma independiente."MIMO" se refiere específicamente a una técnica práctica de enviar y recibir múltiples señales de datos simultáneamente en el mismo canal de radio mediante la explotación de la propagación de trayectos múltiples.El uso de múltiples antenas en el extremo receptor y la restauración de la información original es un concepto de multiplexación por división espacial.Sin aumentar el ancho de banda o el consumo total de energía de transmisión, MIMO puede mejorar significativamente el rendimiento de datos y la distancia de transmisión.El concepto principal de MIMO es utilizar la libertad espacial proporcionada por muchas antenas de transmisión y recepción para aumentar la eficiencia del espectro de un sistema de comunicación inalámbrica, lo que da como resultado velocidades de transmisión más altas y una mejor calidad de comunicación.También se puede usar en redes WiFi para comunicarse con enrutadores inalámbricos.Normalmente, la expresión A×B MIMO indica el número de antenas.Por ejemplo, 2×2 MIMO significa 2 canales de transmisión y 2 canales de recepción.Se espera que los terminales utilicen un mayor número de tecnologías MIMO en la red 5G.El diseño de las antenas para 5G hace que los efectos biológicos de la exposición al campo electromagnético sean mínimos.El uso de más antenas de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) para 5G también mejorará el sistema de comunicación por radio.Antenas para dispositivos móviles en la era 5G El tamaño sigue siendo el mismo, la cantidad de información aumenta.La antena es una parte importante del equipo de comunicación inalámbrica.Transmite y recibe señales de ondas electromagnéticas.La antena es un cable conductor de una longitud específica que se puede fabricar en PCB y FPC.Antena FPC.La longitud de onda de la señal inalámbrica está fuertemente correlacionada con la longitud de la antena.En la mayoría de los casos, debería ser 1/4 o 1/2 de la longitud de onda.La longitud de onda electromagnética de la banda de frecuencia de 900 Mhz en la era 2G, por ejemplo, es de 20-30 cm, mientras que el tamaño de la antena es de unos 7,5 cm.La banda de comunicación 4G actual es de 0,8 a 2,6 GHz, y la principal banda de frecuencia de comunicación utilizada por 5G también está por debajo de 6 GHz.Por lo tanto, no habrá grandes cambios en el tamaño de la antena para teléfonos móviles que utilicen la banda de frecuencia 5G y Sub-6G.Permanecerá en el nivel del centímetro.Sin embargo, 5G utilizará antenas adicionales, o tecnología MIMO, para satisfacer las necesidades de mayor velocidad.Por ejemplo, 4×4 MIMO tiene 4 antenas transmisoras y 4 antenas colectoras.Aumentar la cantidad de antenas requerirá reorganizar la forma de más antenas, imponiendo nuevas demandas en la cubierta posterior y el cableado del teléfono móvil para lograr una mayor eficiencia.El Huawei Mate30 Pro 5G tiene un total de 21 antenas, de las cuales 14 son antenas 5G.Las clasificaciones estándar de SAR se pueden usar en frecuencias por debajo de 6 GHz, mientras que la mala penetración de campo en frecuencias de ondas milimétricas hace que la energía fluya hacia el exterior.La Tasa de Absorción Específica (SAR) es una medida de la cantidad de energía de radiofrecuencia absorbida por el cuerpo cuando se usa un teléfono móvil.Desafíos en el diseño de antenas de teléfonos móviles en la era 5GHay dos bandas de frecuencia 5G, baja frecuencia y alta frecuencia.La banda de baja frecuencia es de 3~5Ghz.Es similar a la banda 4G actual y la antena puede seguir el diseño actual.Sin embargo, para cumplir con los requisitos de velocidad de transmisión de 5G, se debe aumentar la cantidad de antenas.Podemos resolver este problema utilizando la tecnología MIMO multiantena en la banda de baja frecuencia.Pero no funciona en la banda de alta frecuencia.Cuanto mayor sea la frecuencia, menor será la longitud de onda.En la banda de alta frecuencia 5G, la longitud de onda de comunicación es de solo unos 10 mm (onda milimétrica).La física nos dice que cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la atenuación de la transmisión.El personal de I + D dice que los dedos y las caras tendrán un "efecto de proximidad" frente a la antena de onda milimétrica 5G.No solo eliminará la señal, sino que también puede filtrar la señal directamente.Sin embargo, el mayor desafío aún está por llegar.El popular diseño de pantalla completa de hoy se convertirá en el mayor desafío para el diseño de antenas en la era 5G.El aspecto más difícil del diseño de 'pantalla completa' no es el diseño de la pantalla, sino el diseño de la antena.En general, la antena del teléfono celular irradia 360° en todas las direcciones.Es necesario evitar el metal dentro de un cierto rango cerca de él.Y una pantalla de metal completa (la parte posterior de la pantalla) cubre completamente la parte frontal del teléfono, lo que impone exigencias muy altas en el diseño de la antena.Específicamente, debido a que las ondas milimétricas de 5G son muy cortas, la interferencia del metal será más grave y requerirá un espacio libre de al menos 1,5 mm.Cuando su mano o cara bloquea el teléfono, la señal del teléfono comenzará a buscar la banda de frecuencia con la tasa de error de bit más baja.Por tanto, a la hora de diseñar un terminal 5G, el lugar de instalación de la antena debe ser adecuado desde el principio.Además del rendimiento de la recepción, también se deben considerar los problemas de cobertura del espacio y disipación de calor.Solución: conjuntos de antenasEl diseño complicado de la antena no significa que los teléfonos inteligentes de la era 5G definitivamente se volverán feos.Su mercado en la era 5G puede presentar una nueva ronda de reorganizaciones.De hecho, el diseño de antenas 5G es difícil.La solución es un sistema de antenas compuesto por varias antenas idénticas dispuestas según una determinada regla, formando redes de antenas de ondas milimétricas.Existen métodos específicos de implementación del conjunto de antenas, que incluyen AoB (Antena a bordo): el conjunto de antenas se encuentra en la placa base del sistema, AiP (Antena en paquete): el paquete en el que se encuentra el conjunto de antenas está en el interior del chip y AiM ( Antenna in Module): el conjunto de antenas y el RFIC forman un módulo.Actualmente, el método AiM es la principal tendencia.Los conjuntos de antenas de onda milimétrica de AiM generalmente usan haces de radiación complementarios (como el haz lateral ancho y el haz final) con varios tipos de antenas (como las antenas de parche) para lograr una cobertura espacial más amplia.Se basa en el diseño adecuado del punto de alimentación de la antena para lograr una cobertura de polarización dual (polarización vertical y horizontal), mejorando así en gran medida el alcance y la cobertura de la señal de onda milimétrica.El diseño de matriz de antenas en fase de tamaño pequeño ayuda a reducir la necesidad de espacio interno y el área libre de la antena de la antena 5G.Por tanto, se consigue un diseño de cuerpo más compacto y un mayor ratio de pantalla.Qualcomm lanzó el módulo de antena de ondas milimétricas QTM052 en octubre de 2020. Es un 25 % más pequeño que la generación anterior, lo que reduce aún más el espacio que ocupa la antena 5G en el teléfono móvil.Patrón de radiación de haz en "abanico" y cobertura de haz hemisférico: (a) patrón de radiación de haz en "abanico" y (b) cobertura de haz hemisférico requerida en terminales móviles 5G, tiene potencia máxima en dirección +y y dirección -y y cero en x- eje.(HPBW – ancho de haz de media potencia – ancho de haz de media potencia).Dos conjuntos de antenas están impresos en la pared lateral del chasis móvil para proporcionar un ángulo de cobertura de 180°.https://www.mdpi.com/2076-3417/10/21/7686/htm http://www.emagtech.com/wiki/index.php/EM.Picasso_Tutorial_Lesson_5:_Analyzing_Patch_Antenna_ArraysNota: Las bandas de frecuencia para redes 5G vienen en 2 conjuntos de microondas en el espectro electromagnético.Rango de frecuencia 1: 450 MHz a 6 GHz.Rango de frecuencia 2: 24,25 GHz a 52,6 GHz.(1 GHz = 109 Hz).No tienen una frecuencia tan alta como la luz visible - y pocos se preocupan por el cáncer causado por la luz visible (frecuencia de la región ultravioleta 7.5 × 1014 Hz ... 3 × 1016 Hz - que tiene la energía mínima necesaria para causar la ionización que puede causar rupturas en hebras de ADN).No existe evidencia científicamente válida de que las radiaciones no ionizantes tengan algún efecto negativo sobre la salud.No existe un mecanismo radiobiológico que pueda explicar tal asociación.La empresa británica Siretta Ltd. es un fabricante y desarrollador líder de productos IoT, software IoT y soluciones IoT para aplicaciones industriales y B2B.Siretta: Antena de parche, montaje interno, UFL, ECHO16/40MM/UFL/S/S/17.Gano 16dBi.Aplicaciones: GPS, WiFi.Siretta: Placa de antena – ECHO14/200M/UFL/S/S/15.Ganancia: 0 dBi.Aplicaciones: GSM/GPRS.Siretta ofrece un amplio conocimiento y experiencia de IoT con un enfoque en tecnologías celulares compatibles con 2G (GPRS), 3G (UMTS), 4G (LTE), NB-IoT y LTE Categoría M. Las frecuencias suelen estar en el rango de 75 MHz a 5,8 GHz. , cubriendo frecuencias HF, VHF, ISM, celular, GNSS.El portafolio incluye: módems y terminales celulares, enrutadores, analizadores de redes celulares, antenas de RF, incluidas soluciones para WLAN, LoRa y Sigfox.Se suministran conjuntos de cables de RF y accesorios de RF.Siretta: Antena PCB multibanda – ECHO2/0.2M/UFL/S/S/1.Ganancia: 2dBi.Aplicaciones: 3G, 4G, GPRS, GSM, Wi-FiSiretta: Antena de barra en T, ALPHA40/2.5M/SMAM/S/S/29.Adhesivos.Ganancia: 2dBi.Aplicaciones: 2G, 3G, 4G, Bluetooth, WiFi.La antena se elige según 6 criterios:Los servicios de diseño brindan soluciones personalizadas para los clientes, respaldadas por un equipo de ingenieros de aplicaciones dedicados y de desarrollo experimentados, así como especialistas en software, que brindan soluciones integrales con un fuerte enfoque en el diseño de sistemas de alto nivel.Antenas – Siretta – Habilitación de IoT industrialConstantin Savu Gerente General Ecas Electro Sr.Constantin Savu es ingeniero electrónico con más de 30 años de experiencia en el campo de los componentes electrónicos y su selección para aplicaciones.Siendo un buen conocedor de los componentes y la tecnología de fabricación de módulos electrónicos con aplicaciones en los campos industrial y comercial, coordina directamente la producción en la empresa de perfil Felix Electronic Services.ECAS Electro |www.ecas.ro ECAS Electro es un distribuidor autorizado de productos Siretta.Detalles técnicos: Ing. Emil Floroiu (emil@floroiu.ro) birou.vanzari@ecas.roSu dirección de correo electrónico no será publicada.Los campos obligatorios están marcados *Guarde mi nombre, correo electrónico y sitio web en este navegador para la próxima vez que comente.