No mundo em rápida evolução dos nossos dias, quase todos os aspectos da vida dependem fortemente de nos mantermos ligados. Uma comunicação fiável e eficiente é vital tanto na vida pessoal como na vida profissional de todos. A rede 4G é crucial e continua a ser um elemento-chave na telecommunicação, mesmo com a evolução do mundo digital com as redes 5G e outras. As antenas 4G LTE (Long Term Evolution) são o principal componente das redes 4G, facilitando a Internet de alta velocidade e a telecommunicação eficiente. Podem estabelecer a communicação com maior intensidade e velocidade de sinal, especialmente com a utilização de tecnologias como Multiple Input Multiple Output (MIMO).
Este artigo apresenta uma visão geral das antenas 4G LTE, discutindo os diferentes tipos de antenas 4G LTE atualmente disponíveis no mercado, as suas frequências de funcionamento e a sua importância para satisfazer os requisitos modernos de comunicação. O artigo também abordará brevemente os pontos a considerar ao selecionar uma antena 4G LTE para uma aplicação específica.
Introdução às antenas 4G LTE
4G é a quarta geração da tecnologia de comunicações móveis. O lançamento da quarta geração da tecnologia de comunicações móveis sem fios foi um salto significativo em relação à 3G. As redes 4G foram capazes de fornecer velocidades de transmissão de dados mais rápidas, melhor conetividade e fiabilidade da rede, latência reduzida e capacidades melhoradas de chamadas de voz e vídeo em comparação com as gerações anteriores. As redes 4G melhoraram a capacidade da rede, tornando-as altamente eficazes mesmo em zonas densamente povoadas, permitindo a ligação simultânea de um grande número de utilizadores sem comprometer o desempenho da rede. Assim, as redes 4G facilitam a conetividade de alta velocidade, qualidade e fiabilidade, que é crucial nos sistemas de comunicação modernos.
A tecnologia 4G oferece melhorias significativas em relação às tecnologias anteriores, proporcionando débitos de descarregamento até 100 Mbps e débitos de carregamento até 50 Mbps. Isto permite o acesso à Internet de alta velocidade necessário para aplicações como o streaming de vídeo, os jogos móveis e a navegação na Internet com o mínimo de desfasamento ou armazenamento em buffer. A tecnologia 4G LTE reduziu significativamente a latência da rede, permitindo uma utilização eficaz em aplicações em tempo real, como chamadas VoIP, videoconferência e jogos em linha. Estas melhorias na velocidade e na latência foram também cruciais para as aplicações IoT, como a domótica, os wearables e os pagamentos móveis, que dependiam de uma conetividade de rede rápida e estável. Embora as tecnologias 5G e posteriores estejam disponíveis em algumas partes do mundo, a tecnologia 4G LTE continua a ser importante em muitos sectores e regiões. Em ambientes onde o 5G ainda não está totalmente implementado, o 4G LTE continua a ser uma opção estável e fiável para uma forma eficiente de ligar dispositivos móveis, sistemas em tempo real, transmissão de vídeo e aplicações IoT.
Uma antena 4G LTE é uma antena concebida para receber e transmitir sinais para redes sem fios 4G, ligando dispositivos como smartphones, tablets e modems à Internet através de uma rede celular. As antenas 4G LTE desempenham um papel importante nos sistemas 4G para garantir uma ligação de sinal estável e forte para um desempenho ótimo. As antenas 4G LTE têm a capacidade de melhorar significativamente a intensidade e a qualidade do sinal. Isto facilita a obtenção de velocidades elevadas, melhor cobertura, latência reduzida e desempenho estável nas redes 4G. As antenas 4G também têm a capacidade de alargar o alcance do dispositivo, possibilitando assim a receção e transmissão de sinais mesmo a distâncias maiores das torres de telemóveis. Isto pode ser extremamente útil em zonas com menos torres de telemóveis e infra-estruturas de rede, como as zonas rurais. As antenas 4G LTE podem ser a solução para uma conetividade estável e rápida nessas zonas. Mesmo com a evolução das tecnologias para além do 4G, as redes 4G LTE continuam a ocupar uma percentagem significativa das redes em todo o mundo. A antena 4G LTE adequada pode melhorar drasticamente o desempenho do dispositivo de um utilizador e melhorar a experiência geral de Internet e de commelecomunicações do utilizador.
Gama de frequências das antenas 4G LTE
As antenas 4G são utilizadas numa vasta gama de bandas de frequência de 700 MHz a 2600 MHz em todo o mundo. A gama de frequências de funcionamento de uma antena 4G LTE é um fator crucial para determinar a área de cobertura da antena, a qualidade do sinal e o desempenho geral. As bandas de frequência 4G LTE específicas disponíveis para as antenas operarem variam e dependem da região, bem como do fornecedor de rede. A gama de frequências das antenas 4G LTE está geralmente dividida em algumas bandas de frequências utilizadas apenas comm, conforme mencionado abaixo.
- 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)
Tipos de antenas 4G LTE
- Antena Yagi
As antenas Yagi são antenas direcionais que são geralmente utilizadas para aplicações de comunicação ponto a ponto. São constituídas por um elemento de condução, elementos de direção de cada lado de uma estrutura semelhante a uma lança e um refletor. O sinal do elemento de condução é refletido e é propagado para a frente, na direção pretendida, pelos elementos da antena nos lados da estrutura central da barra. As antenas Yagi 4G LTE têm normalmente um ganho elevado e um bom alcance, mas podem ser demasiado volumosas para determinadas aplicações.
- Painel de antena
As antenas de painel são antenas direcionais que consistem normalmente num dipolo colocado em frente de um refletor de painel plano. Esta conceção é eficaz para melhorar a intensidade e a directividade do sinal, uma vez que a grande área de superfície plana proporciona um ganho elevado e permite um feixe de sinal focado. Isto ajuda a reduzir as interferências, melhorando assim o desempenho e o alcance globais. As antenas de painel 4G LTE são ideais para sistemas de comunicação ponto a ponto, como em ligações de backhaul sem fios, bem como em sistemas ponto a multiponto, como pontos de acesso sem fios.
- Antena parabólica
As antenas parabólicas são antenas altamente direcionais. Quando os sinais são recebidos na superfície parabólica, eles são refletidos em direção ao ponto focal da antena, fornecendo um feixe de sinais altamente focalizado. O elevado ganho e a directividade das antenas parabólicas tornam-nas ideais para comunicações de longa distância. As antenas parabólicas 4G LTE são também utilizadas principalmente para aplicações ponto-a-ponto.
- Antena de montagem no teto
As antenas de montagem no teto são antenas omnidireccionais que são instaladas no teto, normalmente para sistemas de comunicação comm no interior de edifícios. A sua cobertura de 360 graus torna-as dispositivos ideais para fornecer uma distribuição de sinal consistente e fiável em todo um edifício ou numa grande área aberta.
- Antena periódica logarítmica
As antenas log-periódicas são antenas direcionais com vários elementos, ligeiramente semelhantes às antenas Yagi. São constituídas por vários elementos dipolo de diferentes comprimentos, dispostos num padrão específico. Este design permite-lhes funcionar numa vasta gama de frequências e torna-as uma solução robusta e flexível para a maioria das aplicações.
- Antena exterior de fibra de vidro
Estas antenas, como o nome sugere, são feitas de material de fibra de vidro e foram concebidas para aplicações no exterior. São antenas omnidireccionais e podem proporcionar uma conetividade estável, mesmo em condições ambientais variáveis, devido à sua conceção e estrutura. As antenas 4G LTE de fibra de vidro são extremamente vantajosas para muitas aplicações, uma vez que são resistentes à corrosão, à prova de água, fortes e geralmente fáceis de instalar.
- Antena de pato de borracha
As antenas de pato de borracha são antenas monopolo encerradas num material flexível e protetor semelhante a borracha. O seu tamanho compacto e a sua flexibilidade tornam-nas ideais mesmo para aplicações portáteis. As antenas 4G LTE Rubber duck são duráveis, comparativamente menos dispendiosas e bastante fáceis de instalar.
- Antena de montagem magnética
As antenas de montagem magnética são antenas omnidireccionais que têm um íman forte como base. Podem ser facilmente instaladas em superfícies metálicas e são ideais para aplicações móveis, como a montagem em veículos.
- Antena de disco
As antenas Puck são antenas omnidireccionais que podem funcionar numa vasta gama de frequências. O seu design compacto e a sua construção durável e à prova de água fazem delas uma opção de antena versátil. As antenas puck 4G LTE são ideais para conetividade de banda larga móvel de alta velocidade. São utilizadas commonly em aplicações IoT e sistemas máquina-a-máquina.
Antena 4G direcional vs omnidirecional
As antenas 4G LTE direcionais focam os seus sinais numa direção durante a transmissão e receção. As antenas omnidireccionais focam os seus sinais igualmente em todas as direcções. Uma vez que as antenas omnidireccionais podem receber e transmitir sinais em todas as direcções, têm a capacidade de manter uma ligação estável ao longo de todo o processo, comunicando com uma estação de base diferente em alturas de congestionamento. Quando a estação de base que utiliza uma antena direcional fica congestionada ou avariada, o desempenho da antena será significativamente afetado. Assim, em termos de estabilidade, uma antena omnidirecional 4G pode ser uma melhor escolha, no entanto, a distância e o alcance que as antenas omnidireccionais 4G podem efetivamente transferir sinais é menor, uma vez que está dividida em todas as direcções. Uma vez que os sinais estão concentrados numa direção, as antenas direcionais são capazes de transmitir e receber sinais a uma longa distância nessa direção. Tal como uma antena omnidirecional é capaz de irradiar em todas as direcções, também estará sujeita a interferências de todas as direcções, o que não é desejável.
O ganho global de uma antena omnidirecional 4G é inferior ao de uma antena direcional e, por conseguinte, tem um pico de débito inferior. Considerando a instalação e a manutenção, uma antena omnidirecional é muito mais fácil de instalar do que uma antena direcional, uma vez que não requer uma colocação ou alinhamento precisos. De um modo geral, se a estação de base estiver próxima e os sinais puderem ser suficientemente recebidos, uma antena 4G omnidirecional pode ser uma melhor escolha e, quando os sinais são escassos e a estação de base está longe, é preferível ter uma antena direcional orientada na direção da estação de base, de modo a poder communicar mais eficazmente com a sua elevada directividade e ganho.
Antena 4G exterior vs interior
Ao selecionar uma antena 4G LTE, uma consideração importante é escolher uma antena interior ou exterior para a necessidade prática. As antenas interiores, como o nome sugere, são concebidas especificamente para utilização em interiores. Podem transmitir sinais no interior de um edifício e são amplamente utilizadas em muitos sectores. São utilizadas em empresas e edifícios de escritórios para facilitar a comunicação interna, por exemplo, para dispositivos móveis, computadores portáteis, televisores, etc. Também são utilizadas para permitir a utilização de pagamentos com cartão de crédito/débito em aplicações como máquinas de venda automática e quiosques. As antenas interiores 4G LTE são também muito utilizadas na maioria das aplicações IoT modernas que são utilizadas com os conceitos de cidades inteligentes e edifícios inteligentes. As antenas 4G exteriores são concebidas especificamente para aplicações externas. São capazes de suportar condições ambientais exteriores, bem como mais interferências de outros dispositivos e obstruções circundantes. São sobretudo utilizadas em indústrias como a segurança pública, em veículos como comboios para transporte, dispositivos IoT no espaço de cidades inteligentes, etc.
Antena 4G externa vs interna
As antenas 4G internas estão integradas no próprio dispositivo. Estão localizadas no interior do dispositivo e, normalmente, não são visíveis para o utilizador. As antenas 4G externas são separadas do dispositivo e montadas no exterior do dispositivo de comunicação co1TP15. As antenas 4G LTE internas são geralmente mais pequenas, uma vez que têm de ser instaladas no interior de um dispositivo. No entanto, devido a este facto, requerem uma conceção e ensaios precisos para atingir o nível de desempenho exigido da antena. As antenas externas 4G LTE minimizam o tempo de desenvolvimento e os processos de ensaio, uma vez que são geralmente fáceis de utilizar, soluções plug-and-play que podem ser implementadas com relativa facilidade. As antenas internas 4G LTE são geralmente utilizadas em aplicações como smartphones, dispositivos portáteis, computadores portáteis, dispositivos domésticos inteligentes, etc., enquanto as antenas externas 4G LTE são preferidas para aplicações como routers, sensores remotos, repetidores, etc.
Como escolher a antena 4G correta para a sua aplicação?
A escolha da antena 4G LTE mais adequada pode fazer uma diferença significativa no desempenho de um dispositivo. Existem vários factores que devem ser considerados ao selecionar uma antena 4G LTE.
Em primeiro lugar, é fundamental verificar e confirmar a compatibilidade do dispositivo com a antena. Também é fundamental garantir que a antena 4G LTE selecionada suporta as frequências utilizadas pela operadora de rede. Para uma conetividade de alta qualidade, é necessário ter uma antena 4G LTE com um ganho elevado. Especialmente nas zonas rurais, quanto maior for o ganho, melhor será a qualidade da conetividade. O ganho da antena determina a amplificação e a directividade do sinal, afectando a sua capacidade de transmitir sinais a longas distâncias. Também é importante ter em consideração a polarização da antena. Uma antena 4G LTE capaz de se ajustar vertical e horizontalmente é ideal para aplicações que possam exigir ajustes com base nas condições do sinal. Tal como referido anteriormente, as antenas 4G LTE estão disponíveis especificamente para interiores e exteriores, bem como para tipos externos e internos. Ao decidir sobre o tipo de antena a utilizar, é vital ter em conta as condições ambientais, como ventos fortes. Outro fator crucial que irá decidir o nível de desempenho de uma antena 4G LTE é a colocação e a instalação da antena.
Alguns outros factores a considerar são a altura da antena, a distância entre outras antenas, a linha de visão e as interferências de outros dispositivos. A seleção da antena mais adequada e a sua colocação no local e posição ideais optimizarão o desempenho da antena.
Conclusão
A tecnologia 4G LTE trouxe actualizações significativas em termos de velocidade e largura de banda em relação às anteriores redes de terceira geração. A tecnologia 4G continua a ser uma parte vital das redes de comunicações na maior parte do mundo e funciona em paralelo com as tecnologias 5G e posteriores. As antenas 4G LTE desempenham um papel importante na transmissão e receção eficazes de sinais nos sistemas e estão disponíveis em diferentes tipos que funcionam em bandas de frequência de 700 MHz a 2600 MHz. Podem ser direcionais ou omnidireccionais, internas ou externas, e podem ser construídas especificamente para utilização no interior ou no exterior. Uma análise e compreensão adequadas das antenas 4G LTE permitirão aos utilizadores selecionar a antena mais adequada para a sua aplicação.
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