Как выбрать лучшую антенну для LoRa?

Технология LoRa (Long Range) - это технология беспроводной модуляции, основанная на технологии CSS Chirp Spread Spectrum. Информация, передаваемая с помощью радиоволн, кодируется с помощью импульсов Chirp. В Технология LoRaСигнал распространяется по широкой полосе частот, обеспечивая лучшую зону покрытия и лучшую устойчивость к помехам. Антенны LoRa специально разработаны для обеспечения дальней связи с низким энергопотреблением и поэтому используются в широком спектре приложений, таких как умное сельское хозяйство, умные города, промышленная автоматизация, отслеживание активов, мониторинг окружающей среды и т.д. Выбор правильного типа антенны LoRa с подходящими техническими характеристиками имеет решающее значение для обеспечения надежной и эффективной связи на большом расстоянии.

Мы уже подробно обсуждали что такое антенна LORA. В этой статье приводится краткий обзор технологии LoRa и рассказывается о том, как выбрать LoRa-антенну для конкретного применения.

Понимание частотных диапазонов LoRa

Технология LoRa использует различные частотные диапазоны в разных регионах мира. В Европе частотный диапазон LoRa обычно составляет от 863 до 870 MHz, в США - от 902 до 928 MHz, а в Китае - 433 MHz. В этих частотных диапазонах доступно несколько частот каналов LoRa. Спецификации LoRa меняются от региона к региону из-за различных нормативных требований в каждом регионе. В некоторых странах шлюз должен быть лицензирован или зарегистрирован, а в некоторых - сертифицирован, чтобы другие пользователи могли общаться по этим каналам. Важно придерживаться нормативных стандартов и сертификатов региона для законной работы системы связи LoRa и избегать любых помех.

Ключевые факторы, которые необходимо учитывать при выборе антенны LoRa

Производительность антенны LoRawan является критически важной частью любого проекта LoRa или практического применения. Поэтому выбор LoRa-антенны с правильными техническими характеристиками, такими как диапазон частот, коэффициент усиления, обратные потери и полоса пропускания, имеет важное значение для оптимальной работы. При выборе LoRa-антенны также следует учитывать такие факторы, как использование внутри или вне помещений, требования к монтажу и условия окружающей среды.

Частотная совместимость:

Технология LoRa работает в определенных частотных диапазонах, основанных на вышеупомянутых регионах. Поэтому важно выбрать антенны LoRa, поддерживающие эти частотные диапазоны, чтобы получить оптимальную передачу и обеспечить совместимость с коммуникационными потребностями модуля LoRa. Если антенна LoRa используется вне своего частотного диапазона, ее производительность будет снижена.

Коэффициент усиления антенны:

Этот параметр определяет способность антенны передавать и принимать сигналы в определенном направлении. При выборе более высокого коэффициента усиления сигналы могут передаваться на большее расстояние, но диаграмма направленности излучения будет более узкой. Антенны LoRa с меньшим коэффициентом усиления будут передавать сигнал на меньшее расстояние, но диаграмма направленности излучения будет гораздо шире. Таким образом, для увеличения дальности связи и устойчивости к помехам следует выбирать соответствующий коэффициент усиления в зависимости от области применения.

Тип антенны:

LoRa антенны доступны в различных типах, таких как дипольные антенны, монопольные антенны, патч-антенны, антенны yagi и omni стекловолоконные LoRa антенны. В основном они могут быть классифицированы как всенаправленные или направленные антенны. Всенаправленные антенны LoRa подходят для приложений, требующих охвата сигнала на 360 градусов, но на меньшем расстоянии. Направленные антенны LoRa идеально подходят для приложений, требующих передачи сигнала в определенном направлении на большое расстояние, благодаря сфокусированной и узкой диаграмме направленности излучения.

Физический размер и форм-фактор:

Размер и форма LoRa-антенны должны выбираться с учетом условий окружающей среды и пространственных ограничений приложения. Антенны LoRa для помещений обычно имеют небольшой форм-фактор по сравнению с наружными антеннами.

Среда установки:

При выборе антенны LoRa следует учитывать такие факторы окружающей среды, как погода, температура, воздействие воды, коррозия и т. д. При выборе LoRa-антенн для наружного применения они, как правило, должны иметь соответствующую погодозащиту и способность противостоять внешним погодным условиям. Внутренние LoRa-антенны обычно не требуют специального оборудования для установки и подходят для закрытых помещений и внутри зданий.

Поляризация:

Поляризация антенн LoRa должна быть согласована с поляризацией модуля LoRa для повышения эффективности передачи сигнала. Поляризация может быть линейной, вертикальной или круговой. Для большинства приложений лучше подходят антенны LoRa с линейной или вертикальной поляризацией. Антенны LoRa с круговой поляризацией лучше подходят для приложений, в которых ориентация антенны может меняться.

Практические советы по выбору антенны

Помимо вышеперечисленных критических параметров, при практической реализации системы связи LoRa необходимо учитывать следующие факторы при выборе антенны LoRa для достижения оптимальной производительности приложения.

Согласование импеданса:

Отношение входного напряжения к входному току на конце фидера известно как входной импеданс антенны. Импеданс модулей LoRa, используемых в большинстве приложений, обычно составляет 50 Ом. Чтобы гарантировать эффективную передачу сигнала, импеданс антенны LoRa должен быть согласован с импедансом модуля LoRa.

Длина кабеля и разъемы:

В коммуникационных приложениях LoRa чаще всего используются разъемы SMA и N-типа. Коаксиальные кабели - наиболее часто используемый тип кабеля для приложений LoRa. Кабели RG58 и RG174 обычно используются для коротких расстояний, а кабели серии LMR - для больших расстояний. Кабели и разъемы следует выбирать таким образом, чтобы минимизировать затухание сигнала и помехи по всей длине кабеля.

Тестирование и настройка:

После практической реализации антенны LoRa необходимо регулярно проверять ее работоспособность. Антенны LoRa следует устанавливать как можно дальше от земли и вдали от крупных металлических объектов. Изменив ориентацию и расположение LoRa-антенны, можно улучшить ее производительность.

Рекомендуемые антенны для приложений LoRa

Антенны LoRa универсальны, поэтому они используются в широком спектре приложений. Они выпускаются в различных формах, таких как антенны-чипы, дипольные антенны, монопольные антенны, патч-антенны лораСпиральные антенны, Антенны Yagi loraи внешние всенаправленные антенны.

Тип и характеристики антенны должны быть тщательно подобраны в зависимости от области применения, условий окружающей среды и конкретного используемого модуля связи LoRa. Патч-антенны, как правило, небольшие и легкие. Они обычно используются в приложениях, где антенна LoRa встроена в печатные платы. Аналогично, LoRa-антенны для печатных плат интегрируются в саму схему. Эти типы LoRa-антенн используются в небольших корпусах, таких как модемы или маршрутизаторы. Внешние всенаправленные антенны LoRa используются в приложениях, требующих большой зоны покрытия. Они обычно устанавливаются на вершине зданий или башен и рассчитаны на суровые погодные условия.

Эти типы LoRa-антенн используются в таких практических приложениях, как системы экологического мониторинга, системы отслеживания активов, интеллектуальные сельскохозяйственные системы, системы экстренного реагирования и т. д. Спиральные LoRa-антенны используются в приложениях, где требуется разнообразие поляризации или компактный размер, например, в портативных устройствах или встраиваемых системах.

Заключение

Антенна LoRa - это важнейший компонент любой системы связи LoRa, и производительность антенны напрямую влияет на показатели самой системы связи. Поэтому перед выбором LoRa-антенны необходимо учитывать такие характеристики, как частота, коэффициент усиления, полоса пропускания и дальность действия, а также возможность использования внутри или вне помещений, варианты монтажа и условия окружающей среды. Также важно убедиться, что выбранная антенна соответствует нормативным стандартам региона эксплуатации. Правильное консультирование и тестирование гарантируют, что антенна Lora и система связи будут работать с ожидаемой эффективностью и надежностью приложения в реальных условиях эксплуатации.