¿Cómo elegir la mejor antena para LoRa?

La tecnología LoRa (Long Range) es una técnica de modulación inalámbrica derivada de la tecnología CSS Chirp Spread Spectrum. La información communicada por las ondas de radio se codifica mediante pulsos Chirp. En Tecnología LoRaLa señal se propaga por una banda de frecuencias más ancha, lo que mejora la cobertura y la tolerancia a las interferencias. Antenas LoRa están diseñadas específicamente para facilitar la communicación de largo alcance y baja potencia y, por tanto, se utilizan en una amplia gama de aplicaciones como la agricultura inteligente, las ciudades inteligentes, la automatización industrial, el seguimiento de activos, la supervisión medioambiental, etc. Elegir el tipo correcto de antena LoRa con las especificaciones adecuadas es crucial para disfrutar de una communicación de larga distancia fiable y eficiente.

Ya hemos debatido en profundidad qué es una antena LORA. Este artículo ofrece una breve visión general de la tecnología LoRa y se centra en cómo seleccionar una antena LoRa para una aplicación.

Bandas de frecuencia LoRa

La tecnología LoRa utiliza diferentes bandas de frecuencia en las distintas regiones del mundo. En Europa, la banda de frecuencia LoRa suele ser de 863 a 870 MHz, en EE.UU. suele ser de 902 a 928 MHz y en China, de 433 MHz. En estas bandas de frecuencia, hay múltiples frecuencias de canal LoRa disponibles. Las especificaciones de LoRa cambian de una región a otra debido a los diferentes requisitos normativos de cada región. Algunos países incluso exigen que la pasarela tenga licencia o esté registrada y otros exigen que esté certificada para que otros usuarios puedan communicarse utilizando esos canales. Es importante cumplir las normas reguladoras y las certificaciones de la región para el funcionamiento legal de un sistema de communicación LoRa y para evitar cualquier interferencia.

Factores clave a tener en cuenta al seleccionar una antena LoRa

El rendimiento de la antena LoRawan es una parte crítica de cualquier proyecto LoRa o aplicación práctica. Por lo tanto, elegir una antena LoRa con las especificaciones correctas, como el rango de frecuencia, la ganancia, la pérdida de retorno y el ancho de banda, es esencial para un rendimiento óptimo. Factores como el uso en interiores o exteriores, los requisitos de montaje y las condiciones ambientales también deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar una antena LoRa.

Compatibilidad de frecuencias:

La tecnología LoRa opera en bandas de frecuencia específicas basadas en las regiones mencionadas anteriormente. Por lo tanto, es importante seleccionar antenas LoRa que admitan estas bandas de frecuencia para obtener una transmisión óptima y garantizar la compatibilidad con las necesidades de communicación del módulo LoRa. Si se utiliza una antena LoRa fuera de su rango de frecuencias, el rendimiento se degradará.

Ganancia de antena:

Este parámetro determina la capacidad de una antena para enviar y recibir señales en una dirección determinada. Al elegir una ganancia más alta, las señales pueden transmitirse a una distancia mayor, pero el patrón de radiación será más estrecho. Las antenas LoRa con menor ganancia transmitirán a una distancia menor, pero tendrán un patrón de radiación mucho más amplio. Por lo tanto, debe elegirse una ganancia adecuada en función de la aplicación para mejorar el alcance de la communicación y la tolerancia a las interferencias.

Tipo de antena:

Las antenas LoRa están disponibles en diferentes tipos, como antenas dipolo, antenas monopolo, antenas de parche, antenas yagi y antenas LoRa omni de fibra de vidrio. Se pueden clasificar principalmente como antenas omnidireccionales o direccionales. Antenas LoRa omnidireccionales son adecuados para aplicaciones que requieren una cobertura de 360 grados para la señal, pero para una distancia más corta. Antenas LoRa direccionales son ideales para aplicaciones que requieren la transmisión de señales en una dirección concreta durante una distancia mayor debido a su diagrama de radiación concentrado y estrecho.

Tamaño físico y factor de forma:

El tamaño y la forma de la antena LoRa deben seleccionarse en función de las condiciones ambientales y las limitaciones de espacio de la aplicación. Las antenas LoRa de interior suelen tener un factor de forma pequeño en comparación con las antenas de exterior.

Entorno de instalación:

A la hora de seleccionar una antena LoRa deben tenerse en cuenta factores ambientales como el clima, la temperatura, la exposición al agua y la corrosión, etc. Cuando se eligen antenas LoRa para aplicaciones exteriores, normalmente deben tener una protección adecuada contra la intemperie y la capacidad de soportar las condiciones climáticas exteriores. Las antenas LoRa para interiores no suelen requerir ningún hardware de instalación específico y son adecuadas para espacios cerrados y en el interior de edificios.

Polarización:

La polarización de las antenas LoRa debe coincidir con la polarización del módulo LoRa para mejorar el rendimiento de transmisión de la señal. La polarización puede ser lineal, vertical o circular. Para la mayoría de las aplicaciones, las antenas LoRa con polarización lineal o vertical son las más adecuadas. Las antenas LoRa con polarización circular son mejores para aplicaciones en las que la orientación de la antena varía.

Consejos prácticos para la selección de antenas

Además de los parámetros críticos mencionados anteriormente, a la hora de implementar en la práctica una configuración de communicación LoRa, también hay que tener en cuenta los siguientes factores a la hora de seleccionar una antena LoRa para obtener un rendimiento óptimo de la aplicación.

Adaptación de impedancias:

La relación entre la tensión de entrada y la corriente de entrada en el extremo del alimentador se conoce como impedancia de entrada de la antena. Los módulos LoRa utilizados en la mayoría de las aplicaciones suelen tener una impedancia de 50 ohmios. Para garantizar una transmisión eficaz de la señal, la impedancia de la antena LoRa debe coincidir con la del módulo LoRa.

Longitud del cable y conectores:

Los tipos de conectores más utilizados en las aplicaciones de communicación LoRa son los conectores de tipo SMA y N. Los cables coaxiales son el tipo de cable más utilizado para las aplicaciones LoRa. Los cables RG58 y RG174 se utilizan generalmente para requisitos de cableado de distancias más cortas y los cables de la serie LMR para distancias más largas. Los cables y conectores deben elegirse para minimizar la atenuación de la señal y las interferencias a lo largo del cable.

Pruebas y puesta a punto:

Tras la implementación práctica de una antena LoRa, debe comprobarse regularmente su rendimiento. Las antenas LoRa deben montarse lo más alejadas posible del suelo y de grandes objetos metálicos. Modificando la orientación y la colocación de la antena LoRa, se puede mejorar su rendimiento.

Reco1TP14Antenas para aplicaciones LoRa

Las antenas LoRa son versátiles, por lo que se utilizan en una amplia gama de aplicaciones. Están disponibles en diferentes formas como antenas chip, antenas dipolo, antenas monopolo, antenas patch loraantenas helicoidales, Antenas Yagi loray antenas omnidireccionales externas.

El tipo y las especificaciones de la antena deben elegirse cuidadosamente en función de la aplicación, las condiciones ambientales y el módulo de LoRa communicación específico que se utilice. Las antenas de parche suelen ser pequeñas y ligeras. Suelen utilizarse en aplicaciones en las que la antena LoRa está integrada en placas de circuitos. Del mismo modo, las antenas LoRa PCB están integradas en el propio circuito. Estos tipos de antenas LoRa se utilizan en aplicaciones de recintos pequeños como módems o routers. Las antenas LoRa omnidireccionales externas se utilizan en aplicaciones que requieren un área de cobertura de largo alcance. Suelen montarse en lo alto de edificios o torres y están construidas para soportar condiciones meteorológicas adversas.

Estos tipos de antenas LoRa se utilizan en aplicaciones prácticas como sistemas de monitorización medioambiental, sistemas de seguimiento de activos, sistemas de agricultura inteligente, sistemas de respuesta a emergencias, etc. Las antenas LoRa helicoidales se utilizan en aplicaciones en las que se requiere diversidad de polarización o un tamaño compacto, como dispositivos portátiles o sistemas integrados.

Conclusión

La antena LoRa es un componente crítico en cualquier sistema de LoRa communication, y el rendimiento de la antena tendrá un impacto directo en las métricas del propio sistema communication. Por lo tanto, es esencial tener en cuenta especificaciones como la frecuencia, la ganancia, el ancho de banda y el alcance, así como el uso en interiores o exteriores, las opciones de montaje y las condiciones ambientales antes de seleccionar una antena LoRa. También es importante verificar que la antena elegida cumple las normas reglamentarias de la región en la que opera. Unas consultas y pruebas adecuadas garantizarán que la antena LoRa y el sistema communication funcionen con la eficacia y fiabilidad esperadas de la aplicación en su entorno operativo real.