Многоэлементные фазированные антенные решетки от The Antenna Company

Многоэлементные фазированные антенные решетки от The Antenna Company

Выпуск 1(6725) от 14 января 2021 г.
РУБРИКА: НАВИГАЦИЯ И РАДИОЛОКАЦИЯ

Традиционно считается, что передовые технологии микро- и радиоэлектроники – ​в частности, многоэлементные фазированные антенные решетки, – ​должны быть каким-то образом связаны с космосом. Впрочем, одна из фирм, занимающихся разработками в данной области, демонстрирует, что такое мнение не всегда верно – ​ее специалисты предлагают куда более земные подходы к использованию указанной технологии.


Антенна с диэлектрическим резонатором

Основной фактор развития инновационного процесса фирмы The Antenna Company – ​антенна с диэлектрическим резонатором (dielectric resonator antenna, DRA). Диэлектрический резонатор действует как линза, помогая сфокусировать энергию радиоволн там, где это необходимо разработчику. Появляется возможность использовать меньшее количество проводящих элементов для достижения эквивалентного усиления и, как следствие, создавать более компактные конструкции антенн.

Товарная группа заказных конструкций компании Antenna носит наименование SuperShape. Оно обусловлено методологией проектирования: конструкция антенн настолько сложна, что понятна только специалистам. Разработчики снизили до минимума дополнительную площадь, занимаемую конструкциями антенн, за счет встраивания в них важных элементов механической конструкции, таких как шарниры лэптопов. Гибкость концепции DRA позволяет такое применение конструкции, но проектно-конструкторские разработки в этом направлении стали возможными благодаря инструментальным средствам моделирования, разработанным специалистами компании.

Компания Antenna была основана в 2013 г. двумя экспертами в сфере разработки антенн. Один из двух соучредителей компании, Йохан Гиелис, разработал на основе «суперформулы Гиелиса» проектную модель, позволяющую моделировать более компактные DRA. Это дает возможность лучше вписывать антенны в существующие физические конструкции клиентов.

Потребность в компактных и эффективных антеннах имеет решающее значение, учитывая рост числа радиоприемников в выпускаемой продукции и очевидную сегодня тенденцию вмещать бόльшую функциональность в меньшие форм-факторы. Для разработчика радиоприборов часто бывает актуальной проблема интеграции множества РЧ-подсистем, работающих в соседних частотных диапазонах. Эти подсистемы необходимо уместить в ограниченном объеме антенны при сохранении изоляции между частотными полосами и внутри них. Естественно, изоляция – ​лишь часть этой проблемы. Пользователи ожидают, что каждая радиосистема будет выдавать достаточную мощность сигнала, чтобы обеспечить надежное соединение и высокую пропускную способность, не создавая помех другим радиомодулям или подсистемам.

Основатели The Antenna Company не изобрели антенны с диэлектрическим резонатором – ​они первыми начали их коммерциализировать. Первым изделием фирмы была наружная двухточечная Wi-Fi-антенна, разработанная и изготовленная для фирмы Aruba Networks.


DRA для Интернета вещей

Технология антенн с диэлектрическим резонатором привлекательна ввиду тенденции роста сложности и интеграции нескольких радиосистем, работающих в непосредственной близости друг от друга, что повышает ставки в конкурентной борьбе. Корпоративные сети, потребительский широкополосный доступ и Интернет вещей – ​это лишь некоторые из областей возможного использования DRA. Там, где ограничения форм-фактора соответствуют масштабированию матриц MIMO и сосуществованию нескольких радиомодулей, проявляется эффект линзирования диэлектрической резонаторной антенны.

DRA-продукты вряд ли появятся на рынке мобильных телефонов из-за ограничений по объему, особенно по толщине. Однако в радиомодулях Интернета вещей реализация тенденции перехода от керамических чип-антенн (ceramic chip antennas) к антеннам с диэлектрическим резонатором вполне возможна, поскольку для сосуществования на этих платформах требуется больше возможностей радиоподключаемости. Кроме того, дальнейшее развитие тенденции интеграции большего числа радиосистем станет ключом к развитию приборов ячеистых сетей.


Wi-Fi 6E + сверхширокополосная матрица

При разработке своего новейшего продукта специалисты The Antenna Company отошли от концепции антенной решетки с фокусировкой диэлектрического луча. Приложение требует всенаправленных диаграмм направленности для покрытия большого пространства, однако новые изделия, сочетающие элементы Wi-Fi 6E и сверхширокополосной (UWB) матрицы, отличаются очень высокими техническими требованиями и действительно выигрывают от тщательного проектирования антенны. Благодаря объединению ряда антенных элементов стало возможным создание трехдиапазонных антенн для работы внутри помещений в корпоративных системах. Схема (см. рисунок), показывающая размещение отдельных антенных элементов для разных диапазонов, дает хорошее представление об усилиях, которые пришлось приложить к проектированию радиоблоков.



Источник: The Antenna Company

Архитектура корпоративной многоэлементной фазированной антенной системы Wi-Fi 6E


Новая антенная решетка Wi-Fi 6E создана для точек доступа. Всего в конструкции 15 антенн. Согласно спецификациям компании, достигнута изоляция между парами антенн Wi-Fi на уровне, лучшем, чем 45 дБ, что обес-печивает одновременную работу в диапазоне 5 ГГц.

Что же принесет вход средств Wi-Fi 6E в спектр 6 ГГц? Непрерывность 6-ГГц спектра, расширение каналов, снижение уровня помех. В качестве преимуществ можно выделить также гигабитные скорости, сверхнизкие задержки, высокую емкость.

Антенная решетка включает в себя сверхширокополосную опцию, обеспечивающую возможность работы услуг системы определения местоположения в реальном масштабе времени (real-time location system, RTLS) для контроля доступа, навигации внутри помещений, отслеживания активов и контактов (на случай, если кто-то забыл о 2020 г. и пандемии). Изоляция между Wi-Fi и сверхширокополосными (UWB) антеннами составляет более 30 дБ.

Wi-Fi 6E обеспечивает емкость, скорость и задержку, необходимые для поддержки изменений в использовании сетей для корпоративного рынка и рынка промышленного Интернета вещей. Добавление сверхширокополосности предоставляет клиентам масштабируемую платформу для предложения новых RTLS-услуг.

Каждый новый стандарт радиосвязи предлагает пользователям лучшую полосу пропускания и лучшую производительность. Новый стандарт Wi-Fi 6E соответствует этой тенденции. Однако сами по себе новый спектр или новые стандарты – ​это только полдела. Реальные результаты всегда будут зависеть от хорошей антенны.


Scansen Don. Playing Hide-the-Antenna with The Antenna Company. EE Times magazine, December 10, 2020: https://www.eetimes.com/playing-hide-the-antenna-with-the-antenna-company/


В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ

Antenna Company

Основная продукция: антенные системы.
Штабквартира: Эйндховен, Нидерланды.
Представительства: в США и на Тайване.

Способ формирования и сборки DRA-антенн, предложенный Antenna Company, имеет огромный потенциал для беспроводных систем, работающих в диапазоне частот от суб-ГГц до миллиметрового диапазона. В основе прорывной технологии компании лежит комбинация запатентованных инноваций, объединяющая перспективные материалы, ноу-хау в области радиосистем и принципы конструкции высокопроизводительных 2D- и 3D-антенн. Технология обеспечивает четко дифференцированную производительность по сравнению с обычными антенными решениями, представленными на рынке.

Antenna Company – ​надежный партнер в области проектирования для своих заказчиков, в основном ODM и изготовителей комплектного оборудования. Миссия компании определена как «разработка и поставка высокопроизводительных антенных систем, позволяющих заказчикам достичь лучших на рынке характеристик для приложений  5G, промышленного оборудования, потребительских товаров и Интернета вещей». Возможности продукции компании включают как стандартные, так и индивидуальные решения для технологий Wi-Fi, систем BLE25, глобальной системы спутниковой навигации GNSS, LTE- и 5G-систем миллиметрового диапазона.


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 4(6728) от 25 февраля 2021 г. г.
Выпуск 20 (6719) от 15 октября 2020 г. г.
Выпуск 20 (6719) от 15 октября 2020 г. г.