Utilice una antena MIMO 5G compacta para una conectividad y estética óptimas

Las implementaciones de redes 5G se están acelerando en todo el mundo en busca de velocidades de datos más rápidas, mayor capacidad y conectividad sin fisuras. La tecnología de antenas de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO) es crucial para cumplir las promesas de la 5G, como la transmisión y recepción simultáneas de múltiples flujos de datos, la mejora de la eficiencia espectral y el rendimiento general de la red.

Aunque existen muchas opciones de antenas, muchas aplicaciones requieren antenas MIMO pequeñas y de bajo perfil que los diseñadores puedan encajar en sistemas con limitaciones de espacio o colocar en lugares discretos en aplicaciones de seguridad, residenciales, minoristas y otras.

Este artículo analiza brevemente los retos a los que se enfrentan los diseñadores de dispositivos 5G pequeños y discretos. A continuación, presenta una antena MIMO 5G/4G compacta de Taoglas que satisface las necesidades de los diseñadores al tiempo que ofrece una amplia cobertura del espectro, compatibilidad global y facilidad de uso.

Aplicaciones y retos de las antenas 5G MIMO compactas y de bajo perfil

La instalación discreta de antenas 5G MIMO pequeñas y de bajo perfil puede proporcionar la velocidad de datos y la cobertura necesarias en muchas aplicaciones. Los diseñadores de electrónica de consumo y sistemas de seguridad quieren ofrecer prestaciones 5G sin comprometer la estética. En aplicaciones industriales y de transporte, las antenas compactas pueden eliminar el molesto impacto visual que las antenas convencionales de mayor tamaño podrían tener sobre los operadores de vehículos o equipos. Las antenas compactas permiten a los diseñadores añadir conectividad 5G más fácilmente en aplicaciones más pequeñas y autónomas, como señalización digital, quioscos de puntos de venta y dispositivos de red.

Para aplicaciones en sistemas de procesos industriales e Internet de las cosas (IoT), los diseñadores pueden añadir fácilmente pequeñas antenas 5G MIMO para proporcionar conectividad de red 5G a ubicaciones remotas o servir como opción de conectividad de reserva para las redes de comunicaciones existentes.

El uso de varias antenas y el procesamiento asociado permiten multiplexar flujos de datos individuales para mejorar la fiabilidad del enlace y compensar la pérdida de señal para mantener altas velocidades de datos. Las antenas MIMO contrarrestan la degradación de la señal debida a la elevada pérdida de trayecto en las comunicaciones por ondas milimétricas y al desvanecimiento multitrayecto, exacerbado con los despliegues de células pequeñas ampliamente utilizados en las redes 5G.

Aunque la tecnología MIMO ofrece importantes ventajas, también plantea problemas de implantación. Estos retos incluyen minimizar el acoplamiento mutuo y maximizar el aislamiento entre los elementos de una antena MIMO para garantizar un rendimiento de radiación óptimo.

Los primeros diseños de antenas MIMO resolvían estos problemas aumentando la distancia física entre las antenas. De este modo, los usuarios tuvieron que hacer frente a la instalación de grandes sistemas de antenas. A medida que los diseñadores buscan acomodar instalaciones con limitaciones de espacio, el espacio físico para colocar múltiples antenas en un diseño de antena MIMO se vuelve mucho más limitado. Como resultado, se acentúan efectos como el acoplamiento mutuo y la reducción de la eficiencia.

Para superar estos retos se necesitan nuevos enfoques que incluyan materiales más avanzados, métodos de desacoplamiento, miniaturización y un diseño optimizado de la placa de masa.

Una solución más sencilla para la instalación de antenas 5G

Un ejemplo excelente de la aplicación de nuevos enfoques es la antena MIMO de la serie MA322.A.001 Comet de Taoglas (Figura 1). Este dispositivo ofrece rendimiento 5G MIMO en un factor de forma de bajo perfil similar a un disco que mide 80 x 18.1 milímetros (mm) y pesa 113 gramos (g).

Figura 1: Diseñada para instalarse fácil y discretamente con montaje magnético o adhesivo, la antena MIMO MA322 5G mide solo 80 x 18.1 mm. (Fuente de la imagen: Taoglas)

El factor de forma y el peso del MA322 permiten su uso en aplicaciones en las que las antenas grandes y pesadas no son prácticas o deseadas. También está diseñada para un montaje magnético o adhesivo, lo que proporciona conectividad 5G en aplicaciones existentes en las que no es conveniente taladrar orificios de montaje. Aplicaciones como los equipos de primeros auxilios y los vehículos de los servicios de emergencia necesitan comunicaciones 5G mejoradas. Para simplificar la conexión de la antena a la aplicación del usuario, cada una de las conexiones MIMO 1 y 2 de esta antena viene con un cable de 2 metros (m) de baja pérdida con conectores de alta frecuencia subminiatura versión A (SMA).

Adecuado para su instalación en interiores o exteriores, el gabinete/recinto de la antena tiene un rango de temperatura de funcionamiento de -40 °C a +85 °C y cuenta con la clasificación IP67, que proporciona protección estanca al polvo y protección contra la entrada de agua cuando se sumerge hasta 1 m de agua. Su gabinete está fabricado con plástico de acrilonitrilo estireno acrilato (ASA) para proporcionar la estabilidad ultravioleta (UV) necesaria para instalaciones a largo plazo en exteriores. También se incluye una almohadilla de espuma 3M independiente que permite el montaje adhesivo en superficies no magnéticas.

La antena cumple la normativa de la Unión Europea (UE) sobre registro, evaluación, autorización y restricción de sustancias químicas (REACH) y la legislación de la UE sobre restricción de sustancias peligrosas (RoHS).

Alto rendimiento con soporte de frecuencias celulares en todo el mundo

Diseñado con dos antenas 5G/4G de alto rendimiento, el MA322 admite frecuencias celulares 5G en todo el mundo y bandas 4G, 3G y 2G de 617 megahercios (MHz) a 5925 MHz. Y lo hace con unas prestaciones de las que suelen carecer las antenas pequeñas.

Gracias a sus bajas pérdidas de retorno y a su relación de ondas estacionarias de voltaje (VSWR) de valor cero, la antena MA322 funciona a los niveles típicos de eficiencia de las antenas pequeñas sin sacrificar el rendimiento de la señal (figura 2).

Figura 2: Un diseño innovador permite a la MA322 ofrecer niveles de eficiencia hasta ahora inalcanzables en antenas de tamaño similar con forma de disco. (Fuente de la imagen: Taoglas)

Diseñada para satisfacer los requisitos de los diseñadores en materia de comunicaciones de largo alcance y mitigación de pérdidas de trayecto, la antena MA322 alcanza niveles de ganancia de pico estables (figura 3) y excelentes diagramas de radiación omnidireccionales (figura 4) en toda su gama de frecuencias de funcionamiento. Su ganancia máxima de pico es de 4,2 decibelios con respecto a la isotrópica (dBi), y su rango de frecuencia de funcionamiento incluye la Banda de frecuencia de 3550 MHz, que se encuentra dentro de las bandas 5G de uso frecuente en Estados Unidos y Europa.

Figura 3: El MA322 satisface la demanda de ganancia de pico estable, alcanzando una ganancia de pico máxima especificada de 4.2 dBi. (Fuente de la imagen: Taoglas)

Figura 4: El MA322 ofrece patrones de radiación muy uniformes en toda su gama de frecuencias de funcionamiento, incluida la banda de frecuencia de 3550 MHz que se muestra aquí. (Fuente de la imagen: Taoglas)

Con su rendimiento estable y fácil instalación, la antena MA322 ofrece a los diseñadores una solución de instalación 5G lista para una matriz de aplicaciones en expansión.

Conclusión:

La disponibilidad de materiales y métodos de diseño más avanzados ha permitido el desarrollo de pequeñas antenas MIMO de Taoglas que pueden alcanzar los niveles de ganancia y eficiencia necesarios para el funcionamiento 5G. Este dispositivo compacto y de bajo perfil permite a los diseñadores añadir conectividad 5G a aplicaciones con espacio limitado en las que se requiere seguridad, estética y facilidad de uso.