9 tipi di antenna 4G LTE e guide per la selezione

In un mondo in rapida evoluzione come quello odierno, quasi tutti gli aspetti della vita dipendono fortemente dalla capacità di rimanere connessi. Una comunicazione affidabile ed efficiente è fondamentale per la vita personale e professionale di tutti. La rete 4G è fondamentale e continua a essere un attore chiave nella telecomunicazione anche con l'evoluzione del mondo digitale con le reti 5G e oltre. Le antenne 4G LTE (Long Term Evolution) sono il componente principale delle reti 4G e facilitano l'accesso a Internet ad alta velocità e una telecomunicazione efficiente. Sono in grado di stabilire una communicazione con una maggiore potenza e velocità del segnale, soprattutto grazie all'uso di tecnologie come MIMO (Multiple Input Multiple Output).

Questo articolo fornisce una panoramica sulle antenne 4G LTE, illustrando i diversi tipi di antenne 4G LTE disponibili oggi sul mercato, le loro frequenze operative e la loro importanza nel soddisfare i moderni requisiti di communicazione. L'articolo illustra inoltre brevemente i punti da considerare nella scelta di un'antenna 4G LTE per un'applicazione specifica.

Introduzione alle antenne 4G LTE

4G è l'acronimo di quarta generazione di tecnologia di telecomunicazione mobile. Il lancio della quarta generazione di tecnologia di communicazione mobile wireless ha rappresentato un significativo salto in avanti rispetto al 3G. Le reti 4G sono state in grado di fornire una maggiore velocità di trasmissione dei dati, una migliore connettività e affidabilità della rete, una minore latenza e migliori capacità di chiamate vocali e video rispetto alle generazioni precedenti. Le reti 4G hanno migliorato la capacità di rete, rendendole altamente efficaci anche in aree densamente popolate, consentendo a un gran numero di utenti di connettersi simultaneamente senza compromettere le prestazioni della rete. Le reti 4G favoriscono quindi una connettività ad alta velocità, di qualità e affidabile, fondamentale nei moderni sistemi di communicazione.

La tecnologia 4G offre miglioramenti significativi rispetto alle tecnologie precedenti, garantendo velocità di download fino a 100 Mbps e velocità di upload fino a 50 Mbps. Ciò consente l'accesso a Internet ad alta velocità, necessario per applicazioni come lo streaming video, i giochi in mobilità e la navigazione in Internet con lag o buffering minimi. La tecnologia 4G LTE ha ridotto in modo significativo la latenza della rete, consentendo un utilizzo efficace di applicazioni in tempo reale come chiamate VoIP, videoconferenze e giochi online. Questi miglioramenti in termini di velocità e latenza sono stati fondamentali anche per le applicazioni IoT come la domotica, gli indossabili e i pagamenti mobili che si affidano a una connettività di rete veloce e stabile. Mentre le tecnologie 5G e successive sono disponibili in alcune parti del mondo, la tecnologia 4G LTE rimane ancora importante in molti settori e regioni. Negli ambienti in cui il 5G non è ancora completamente implementato, il 4G LTE rimane un'opzione stabile e affidabile per un modo efficiente di connettere dispositivi mobili, sistemi in tempo reale, streaming video e applicazioni IoT.

Un'antenna 4G LTE è un'antenna progettata per ricevere e trasmettere segnali per le reti wireless 4G, collegando dispositivi come smartphone, tablet e modem a Internet tramite una rete cellulare. Le antenne 4G LTE svolgono un ruolo fondamentale nei sistemi 4G per garantire una connessione stabile e forte del segnale per prestazioni ottimali. Le antenne 4G LTE sono in grado di migliorare notevolmente la potenza e la qualità del segnale. Ciò facilita l'alta velocità, una migliore copertura, una latenza ridotta e prestazioni stabili nelle reti 4G. Le antenne 4G hanno anche la capacità di estendere la portata del dispositivo, rendendo possibile la ricezione e la trasmissione di segnali anche a distanze maggiori dalle torri cellulari. Ciò può essere estremamente utile nelle aree che hanno meno torri cellulari e infrastrutture di rete, come le aree rurali. Le antenne 4G LTE possono essere la soluzione per una connettività stabile e veloce in queste aree. Anche con l'evoluzione delle tecnologie oltre il 4G, le reti 4G LTE rappresentano ancora una percentuale significativa delle reti in tutto il mondo. La giusta antenna 4G LTE può migliorare drasticamente le prestazioni del dispositivo dell'utente e migliorare l'esperienza complessiva di Internet e della communicazione per l'utente.

Gamma di frequenza delle antenne 4G LTE

Le antenne 4G sono utilizzate in un'ampia gamma di bande di frequenza da 700 MHz a 2600 MHz in tutto il mondo. La gamma di frequenze operative di un'antenna 4G LTE è un fattore cruciale per determinare l'area di copertura dell'antenna, la qualità del segnale e le prestazioni complessive. Le bande di frequenza 4G LTE specifiche in cui le antenne possono operare variano e dipendono dalla regione e dal provider di rete. La gamma di frequenze delle antenne 4G LTE è generalmente suddivisa in alcune bande di frequenza utilizzate solo di seguito.

• 700 MHz (banda 12/13/17)
• 800 MHz (banda 20)
• 900 MHz (banda 8)
• 1800 MHz (banda 3)
• 2100 MHz (banda 1)
• 2600 MHz (banda 7)

Tipi di antenne 4G LTE

• Antenna Yagi

Le antenne Yagi sono antenne direzionali generalmente utilizzate per applicazioni di comunicazione punto-punto. Sono costituite da un elemento pilota, da elementi direttori su entrambi i lati di una struttura simile a un braccio e da un riflettore. Il segnale proveniente dall'elemento guida viene riflesso e propagato in avanti verso la direzione desiderata dagli elementi dell'antenna ai lati della struttura centrale del braccio. Le antenne Yagi 4G LTE hanno solitamente un elevato guadagno e una buona portata, ma potrebbero essere leggermente troppo ingombranti per alcune applicazioni.

• Antenna a pannello

Le antenne a pannello sono antenne direzionali che consistono tipicamente in un dipolo posto davanti a un riflettore piatto. Questo design è efficace per migliorare la potenza e la direttività del segnale, in quanto l'ampia superficie piatta fornisce un elevato guadagno e consente di ottenere un fascio di segnale focalizzato. Ciò contribuisce a ridurre le interferenze e quindi a migliorare le prestazioni complessive e la portata. Le antenne a pannello 4G LTE sono ideali per i sistemi di communicazione punto-punto, ad esempio nei collegamenti di backhaul wireless e nei sistemi punto-multipunto, come i punti di accesso wireless.

• Antenna parabolica

Le antenne paraboliche sono antenne altamente direzionali. Quando i segnali vengono ricevuti sulla superficie parabolica, vengono riflessi verso il punto focale dell'antenna, fornendo un fascio di segnali altamente focalizzato. L'elevato guadagno e la direttività delle antenne paraboliche le rendono ideali per la communicazione a lunga distanza. Le antenne paraboliche 4G LTE sono inoltre utilizzate principalmente per applicazioni punto-punto.

• Antenna per montaggio a soffitto

Le antenne per montaggio a soffitto sono antenne omnidirezionali che vengono installate sul soffitto, in genere per i sistemi di comunicazione co1TP15 all'interno degli edifici. La loro copertura a 360 gradi le rende dispositivi ideali per fornire una distribuzione del segnale coerente e affidabile in tutto l'edificio o in una grande area aperta.

• Antenna periodica logica

Le antenne periodiche log sono antenne direzionali a più elementi, leggermente simili alle antenne Yagi. Sono costituite da più elementi di dipolo di lunghezza diversa, disposti secondo uno schema specifico. Questo design consente loro di operare in un'ampia gamma di frequenze e le rende una soluzione robusta e flessibile per la maggior parte delle applicazioni.

• Antenna in fibra di vetro per esterni

Come suggerisce il nome, queste antenne sono realizzate in fibra di vetro e sono progettate per applicazioni esterne. Sono antenne omnidirezionali e, grazie al loro design e alla loro struttura, possono fornire una connettività stabile anche in presenza di condizioni ambientali variabili. Le antenne 4G LTE in fibra di vetro sono estremamente vantaggiose per molte applicazioni, poiché sono resistenti alla corrosione, impermeabili, robuste e generalmente facili da installare.

• Antenna per anatre di gomma

Le antenne a papera di gomma sono antenne monopolari racchiuse in un materiale flessibile e protettivo simile alla gomma. Le loro dimensioni compatte e la loro flessibilità le rendono ideali anche per le applicazioni portatili. Le antenne 4G LTE a papera di gomma sono resistenti, relativamente meno costose e abbastanza facili da installare.

• Antenna a montaggio magnetico

Le antenne a montaggio magnetico sono antenne omnidirezionali che hanno come base un forte magnete. Possono essere facilmente installate su superfici metalliche e sono ideali per applicazioni mobili, ad esempio per il montaggio su veicoli.  

• Antenna a disco

Le antenne Puck sono antenne omnidirezionali in grado di funzionare su un'ampia gamma di frequenze. Il loro design compatto e la loro struttura resistente e impermeabile le rendono un'antenna versatile. Le antenne puck 4G LTE sono ideali per la connettività mobile a banda larga ad alta velocità. Sono utilizzate esclusivamente nelle applicazioni IoT e nei sistemi machine-to-machine.

Antenna 4G direzionale e omnidirezionale

Le antenne 4G LTE direzionali concentrano i segnali in una direzione durante la trasmissione e la ricezione. Le antenne omnidirezionali concentrano i segnali in tutte le direzioni. Poiché le antenne omnidirezionali possono ricevere e trasmettere segnali in tutte le direzioni, hanno la capacità di mantenere una connessione stabile per tutto il tempo communicazione con una stazione base diversa nei momenti di congestione. Quando la stazione base che utilizza un'antenna direzionale si congestiona o si guasta, le prestazioni dell'antenna ne risentono in modo significativo. Pertanto, in termini di stabilità, un'antenna 4G omnidirezionale potrebbe essere una scelta migliore; tuttavia, la distanza e la portata che le antenne 4G omnidirezionali possono effettivamente trasferire è inferiore poiché il segnale è suddiviso in tutte le direzioni. Poiché i segnali sono concentrati in una direzione, le antenne direzionali sono in grado di trasmettere e ricevere segnali su una lunga distanza in quella direzione. Proprio come un'antenna omnidirezionale, in grado di irradiare in tutte le direzioni, sarà soggetta a interferenze da tutte le direzioni, il che non è auspicabile.

Il guadagno complessivo di un'antenna omnidirezionale 4G è inferiore a quello di un'antenna direzionale e quindi ha un throughput di picco inferiore. Considerando l'installazione e la manutenzione, un'antenna omnidirezionale è molto più facile da installare rispetto a un'antenna direzionale, poiché non richiede un posizionamento o un allineamento preciso. In generale, se la stazione di base è vicina e i segnali possono essere ricevuti a sufficienza, un'antenna 4G omnidirezionale può essere la scelta migliore, mentre quando i segnali sono scarsi e la stazione di base è lontana, è meglio avere un'antenna direzionale orientata verso la stazione di base, in modo che sia in grado di communicare in modo più efficace con la sua alta direttività e il suo guadagno.

Antenna 4G da esterno e da interno

Quando si sceglie un'antenna 4G LTE, una considerazione importante è se scegliere un'antenna da interno o da esterno per le esigenze pratiche. Le antenne per interni, come suggerisce il nome, sono progettate specificamente per l'uso in interni. Possono trasmettere segnali all'interno di un edificio e sono ampiamente utilizzate in molti settori. Sono utilizzate nelle aziende e negli uffici per facilitare la communicazione interna, ad esempio per i dispositivi mobili, i computer portatili, i televisori, ecc. Vengono inoltre utilizzate per consentire l'utilizzo di carte di credito/debito in applicazioni quali distributori automatici e chioschi. Le antenne 4G LTE per interni sono anche molto utilizzate nella maggior parte delle moderne applicazioni IoT, utilizzate per i concetti di smart city e smart building. Le antenne 4G per esterni sono progettate specificamente per applicazioni esterne. Sono in grado di resistere alle condizioni ambientali esterne e alle interferenze di altri dispositivi e ostacoli circostanti. Sono utilizzate soprattutto in settori come la sicurezza pubblica, su veicoli come i treni per il trasporto, dispositivi IoT nello spazio delle smart city, ecc.  

Antenna 4G esterna o interna

Le antenne 4G interne sono integrate nel dispositivo stesso. Si trovano all'interno del dispositivo e di solito non sono visibili all'utente. Le antenne 4G esterne sono separate dal dispositivo e montate all'esterno del dispositivo communing. Le antenne 4G LTE interne sono generalmente più piccole perché devono essere montate all'interno del dispositivo. Tuttavia, per questo motivo, richiedono una progettazione e un collaudo precisi per raggiungere il livello di prestazioni richiesto dell'antenna. Le antenne 4G LTE esterne riducono al minimo i tempi di sviluppo e i processi di collaudo, in quanto sono generalmente soluzioni plug-and-play di facile utilizzo che possono essere implementate con relativa facilità. Le antenne 4G LTE interne sono generalmente utilizzate in applicazioni come smartphone, dispositivi indossabili, computer portatili, dispositivi per la casa intelligente, ecc. mentre le antenne 4G LTE esterne sono preferite per applicazioni come router, sensori remoti, ripetitori, ecc.  

Come scegliere l'antenna 4G giusta per la vostra applicazione?

La scelta dell'antenna 4G LTE più adatta può fare una differenza significativa nelle prestazioni di un dispositivo. La scelta di un'antenna 4G LTE deve tenere conto di diversi fattori.

In primo luogo, è fondamentale verificare e confermare la compatibilità del dispositivo con l'antenna. È inoltre fondamentale assicurarsi che l'antenna 4G LTE selezionata supporti le frequenze utilizzate dall'operatore di rete. Per una connettività di alta qualità, è necessario disporre di un'antenna 4G LTE con un guadagno elevato. Soprattutto nelle aree rurali, maggiore è il guadagno, migliore sarà la qualità della connettività. Il guadagno dell'antenna determina l'amplificazione e la direttività del segnale, influenzando la sua capacità di trasmettere segnali su lunghe distanze. È inoltre importante prendere in considerazione la polarizzazione dell'antenna. Un'antenna 4G LTE in grado di regolarsi verticalmente e orizzontalmente è ideale per le applicazioni che potrebbero richiedere regolazioni in base alle condizioni del segnale. Come già detto, le antenne 4G LTE sono disponibili per interni ed esterni, nonché per esterni e interni. Quando si decide il tipo di antenna da utilizzare, è fondamentale tenere conto delle condizioni ambientali, come il vento forte. Un altro fattore cruciale che deciderà il livello di prestazioni di un'antenna 4G LTE è il posizionamento e l'installazione dell'antenna.

Altri fattori da considerare sono l'altezza dell'antenna, la distanza tra altre antenne, la linea di vista e le interferenze di altri dispositivi. La scelta dell'antenna più adatta e il suo posizionamento ottimale ottimizzeranno le prestazioni dell'antenna.

Conclusione

La tecnologia 4G LTE ha apportato notevoli miglioramenti in termini di velocità e larghezza di banda rispetto alle precedenti reti di terza generazione. Il 4G rimane ancora una parte vitale delle reti di communicazione nella maggior parte del mondo e lavora parallelamente alle tecnologie 5G e successive. Le antenne 4G LTE svolgono un ruolo fondamentale per trasmettere e ricevere efficacemente i segnali nei sistemi e sono disponibili in diversi tipi che operano su bande di frequenza da 700 MHz a 2600 MHz. Possono essere direzionali o omnidirezionali, interne o esterne, e possono essere costruite specificamente per uso interno o esterno. Un'analisi e una comprensione adeguate delle antenne 4G LTE consentiranno agli utenti di scegliere l'antenna più adatta alla loro applicazione.