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6-2020

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Antennen Antennen für

Antennen Antennen für WiFi6 1 1 1 Die Wi-Fi Alliance hat die neuste Generation der WiFi-Technologie WiFi6 vorangebracht. In diesem Anwendungsbericht wird erläutert, wie man entsprechende Antennen(systeme) entwickeln kann. Es ist ziemlich offensichtlich, dass die Verwendung von Smartphones und einer Vielzahl anderer Geräte weiterhin eskaliert. All diese Geräte verwenden zunehmend datenintensive Anwendungen. Der Effekt davon ist eine überlastete WiFi-Umgebung, erkennbar an langsamer Übertragung. WiFi6 nutzt mehrere Technologien, um hier gegenzusteuern. Als Beispiel sei die Ziel-Weckzeit (TWT) genannt, eine neue Funktion, die es Zugangspunkten ermöglicht, Geräte ein „Nickerchen“ machen zu lassen und so Akku-Power zu sparen. WiFi6 wird voraussichtlich 40 % Geschwindigkeitssteigerung im Vergleich zu WiFi5 ermöglichen. Quelle: Antenna Considerations for Wi-Fi 6, Laird Connectivity, www.lairdconnect.com übersetzt und gekürzt von FS 1 Herausforderungen für Antennen Bei WiFi6 wird jeder Aspekt eines HF-Systemdesigns komplizierter. Aufgrund der höheren Komplexität und Leistung müssen die Antennen optimiert werden. Zu den optimierten Antennenleistungen gehören: • Notwendigkeit zusätzlicher Antennen • das immer kleiner werdende Gehäuse • Größe der aktuellen Geräte • Mehrere Technologien müssen im Inneren koexistieren (und funktionieren). • Notwendigkeit zusätzlicher Ports in einem Single-Footprint, was auch eine größere Anzahl an Steckverbindern bedeutet MU-MIMO verstehen Die MU-MIMO-Technologie ist ein wesentlicher Bestandteil von WiFi6 (MU: Multi- User). Sie hilft, die Herausforderungen im Zusammenhang mit unserem zunehmend überlasteten WiFi zu meistern. Dies wird durch Hinzufügen einer Uplink-Unterstützung für gleichzeitigen Upstream und nachgeschalteter Client-Datenübertragung erreicht. Für eine effektive Leistung von MU-MIMO verwendet man eine Funktion namens Beamforming. Beim Beamforming wird den Signalen statt zufälliger Streuung in alle Richtungen direkt die Richtung auf das vorgesehene Gerät oder auf vorgesehene Geräte gezeigt. Die Energie wird hierbei also effizienter genutzt. Reichweite und Geschwindigkeit von WiFi werden dadurch verbessert, denn ein gezielt abgestrahltes Signal ist beim Empfänger stärker als ein ungerichtetes. Mit MU-MIMO und der Beamforming-Spielart werden Antennen effektiver genutzt; verschiedene Antennen können unabhängig voneinander mit verschiedenen Geräten zur selben Zeit kommunizieren (bei Uplink- und Downlink- Übertragungen). Für eine optimale Leistung eines WiFi6- Geräts sind mehrere Antennen erforderlich. Zugangspunkte und Benutzer verwenden jetzt bis zu acht Antennen. Ob eingebettete oder externe Antennen, mehr Platz wird auf jeden Fall erforderlich. Die Notwendigkeit zusätzlichen Volumens und auch ein erhöhter Stromverbrauch führen zu zusätzlichen Kosten und kürzerer Batterienutzungszeit. Diese neue MU-MIMO-Technologie verwendet noch komplexere Antennen. Für eine effektive Funktionalität der MU-MIMO- Technologie auf Uplink wie Downlink sind bis zu acht räumlich verteilte Ströme bzw. Antennen oft optimal. Antenneninstallation im kleineren Gehäuse Ob Sie Embedded MIMO-Antennen oder externe Antennen verwenden, das Erhöhen der Anzahl der Antennen kann dem Setup Komplikationen hinzufügen. Besonders kompliziert ist es mit eingebetteten Antennen. In Anbetracht die Tatsache, dass acht Antennen beispielsweise ideal für optimales WiFi6 sind, ergibt sich die Herausforderung der Montage zusätzlicher eingebetteter Antennen innerhalb des Geräts oder die Bereitstellung von Anschlüssen für zusätzliche externe Antennen angesichts der kleineren Gehäusegröße. Das Ziel ist, die Antennen möglichst so anzuordnen, dass Interaktionen mit anderen Antennen begrenzt sind; je isolierter jede Antenne ist, umso besser ist die Leistung. Erhöhen Sie also den Abstand zwischen den Antennen so weit als möglich. Ein elektrisch korrekter Abstand ist mindestens 1/4 der Wellenlänge, was besonders kompliziert ist, wenn Sie versuchen, mehrere eingebettete Antennen auf kleinem Raum zu platzieren. Die Antennen erfordern auch die richtige Ausrichtung für optimale Leistung. Das Platzieren von zwei Antennen in einem 90-Grad-Winkel zueinander ist z. B. typisch für eine 2x2-MIMO-Antennenanordnung. Neben dem Abstand werden die Minimierung der Antennenmusterkorrelation und die Polarisation wichtig. Die Antennenmusterkorrelation, einfach ausgedrückt, ist die Menge der Ähnlichkeiten (oder Unähnlichkeiten) zwischen dem Strahlungsverhalten mehrerer Antennen. Hier bringt ein Antennen-Array Vorteile. Dual Polarization Diversity bei Antennen hilft auch bei der Isolationsoptimierung. Dabei werden zwei Antennen (eine horizontal und eine vertikal polarisierte) zusammen in einem Einzelgehäuse oder Radom untergebracht. Dies spart auch Platz und Kosten und bietet einen doppelten Port in einem einzigen Footprint. Während der 802.11ac-Standard (WiFi5) nur im 5-GHz-Band funktioniert, ist bei WiFi6 auch das 2,4-GHz-Band möglich. Auch dies muss natürlich bei den Antennen berücksichtigt werden. ◄ 38 hf-praxis 6/2020

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