Con la creciente implementación de la Internet de las Cosas (IoT), los beneficios de esta tecnología siguen creciendo con el paso de los años. La integración de las nuevas tecnologías en los dispositivos de IoT ha sido un factor clave para su crecimiento. Un componente de estos dispositivos que ha mejorado con el tiempo y cuya variedad de opciones se ha ampliado son las antenas, que permiten la comunicación inalámbrica entre los diferentes dispositivos de nuestra infraestructura de IoT. Lo que se busca con la mejora de las antenas es obviamente una mejor recepción y alcance radioeléctrico, pero hay otros objetivos, como reducir su tamaño para ser utilizados en dispositivos que pasan cada vez más desapercibidos, poder utilizarlos en entornos hostiles e incluso ser utilizados cerca de animales o incluso de seres humanos. ¿Cuáles son algunos de los tipos de antenas que se utilizan para los dispositivos de IoT?
¿Qué son las antenas Spray-on?
Dado que una antena es un dispositivo utilizado para enviar y recibir ondas electromagnéticas, hoy en día las antenas no ayudan mucho ya que muchas veces la señal no llega a nuestros dispositivos de manera eficiente, absorben suficiente energía, absorben la vida útil de la batería y se calientan demasiado. Y para ello, se ha desarrollado una forma de pintar las superficies para que funcionen como antenas. Las ventajas de estas nuevas antenas son que tienen un mejor rendimiento y consumen mucha menos energía. Para su instalación, sólo una superficie plana en la que se pueda pulverizar el spray y conectarlo a un circuito flexible, permitirá disponer de una gran antena y por tanto de una mayor capacidad de recepción y emisión. Una idea muy revolucionaria que podría cambiar la forma en que nos conectamos y cómo transmitimos el contenido, ya sea a través de una red móvil o a través de una red Wi-Fi.
Antenas PCB
La tarjeta de circuito impreso (PCB) podría ser considerada como la ganadora de todas las opciones de antenas, si sólo consideramos factores como el bajo costo y la flexibilidad de diseño. Otra de sus fortalezas es ser la opción más rentable para una fabricación de alto volumen con uno de los problemas de menor reproducibilidad. El hecho de que esta antena sea la opción más integrada, hace que podamos obtener este tipo de beneficios de fabricación. Para hacer aún más interesante el coste, se pueden encontrar muchos diseños de referencia gratuitos tanto para grandes dimensiones/bajas frecuencias como para viceversa. También un software de bajo coste o incluso gratuito para la simulación EM podría hacer posible el diseño de antenas y circuitos de adaptación de una manera más eficiente.
Antenas Propietarias
Los diseños de antenas patentados son propiedad de un diseñador o empresa de diseño. Ocasionalmente, estas antenas también pueden ser comisionadas o diseñadas a la medida para aplicaciones específicas. El costo de estas antenas comienza con la compra de la propiedad intelectual (P.I.), aunque esta opción suele contar con el apoyo de la empresa de diseño de antenas. Para las empresas que no tienen experiencia en el diseño de antenas en casa, esta opción de diseño ofrece la oportunidad de aprovechar la experiencia de diseñadores altamente especializados en esta área. Al considerar las antenas propietarias, es fundamental conocer el caso exacto de uso de la antena. Entonces es posible describir y diseñar la dinámica completa de la actuación.
Antenas de chip
Este tipo de antena es la mejor para los dispositivos de factor de forma más pequeño y de baja frecuencia con un diseño de chip muy abarrotado y, debido a su diseño práctico, se pueden implementar fácilmente en una solución de IoT. Otra gran ventaja es su baja producción, lo que la hace altamente reproducible en la fabricación de grandes volúmenes. Algunos de los contras a considerar con este tipo de antena son la baja eficiencia y una variedad de ancho de banda más limitada en comparación con otros tipos de antenas. Para obtener el mejor rendimiento de la misma, se necesitarán circuitos de adaptación externos, lo que puede aumentar los costes de producción y hace necesario incluir los documentos de las directrices de diseño.
Antenas de alambre
Este tipo de antena es una gran opción para ahorrar costes, ya que se puede implementar en la mayoría de los diseños de ahorro, la pequeña estafa es un poco más de diseño de esfuerzo. Si se busca un diseño opcional, se necesitará una simulación electromagnética junto con un diseño personalizado que depende de la carcasa del dispositivo. Debido al cableado, este tipo de tamaño de antena aumenta y el rango de frecuencia se vuelve más limitado. Deben existir buenas soluciones de diseño para evitar problemas y desafíos de producción. Lo bueno es que la creación de prototipos en este tipo de antena es una opción muy rentable.
Antenas de látigo
Este tipo de antena es una de las opciones más caras. Por otro lado, dos grandes ventajas de este tipo de antena son sus altas y bajas prestaciones a pesar de las interferencias debidas al entorno o a otros dispositivos (cosite). Algunos otros costos que deben considerarse son un conector a bordo que se conecta a la antena y el cableado coaxial de enrutamiento desde el conector de lanzamiento hasta el módulo de antena. Para muchas antenas de látigo, también será necesario realizar pruebas de emisiones.
Algunas de las soluciones de Lanner aprovechan los beneficios de las comunicaciones inalámbricas con módulos de antena incluidos o separados. Aquí hay algunos ejemplos:
Debido al rápido crecimiento de la preocupación por la seguridad de las redes de IoT, el security gateway controller compacto NCA-1010 de Lanner es una gran opción para el análisis del tráfico. Está construido con CPU Intel® Bay Trail y conectividad escalable para servir como puerta de enlace CPE (equipo local del cliente), gestión del ancho de banda de la red de área pequeña y cortafuegos de borde en pequeñas y medianas empresas, como bibliotecas, hospitales y entornos comerciales.
Para mayor escalabilidad, el interior del NCA-1010 dispone de una toma mini-PCIe de longitud completa para el módulo Wi-Fi/3G/4G/LTE que proporciona conectividad inalámbrica al sistema. Además, también hay una toma mini-PCIe de media longitud para el almacenamiento mSATA. Esto permitirá que el NCA-1010 funcione como un servidor de medios local cuando se conecte de forma inalámbrica.
Lanner también ofrece módulos inalámbricos NIC como el NCS2-MINIPCIE01A que puede permitir conexiones inalámbricas a dispositivos de red. Algunas de sus especificaciones técnicas lo son:
- 1 x PCIe Gen 3.0 x 8 interfaz
- Dos ranuras mini-PCIe
- Dos lectores de tarjetas SIM (módulos compatibles con Wi-Fi/3G/4G/LTE y tarjetas SIM)
Una gran ventaja de permitir la tecnología inalámbrica en los dispositivos de red es el ahorro en la instalación y el mantenimiento de la infraestructura.
A medida que pase el tiempo, los componentes necesarios para los dispositivos de IoT seguirán mejorando, para hacer que la IoT forme parte de nuestra vida cotidiana hasta el punto de que se vuelvan transparentes. Las antenas son excelentes ejemplos de cómo los avances científicos crecen a pasos agigantados y lo que hoy en día funciona desde hace unos 30 años está dando sus frutos, dándonos una mejor conectividad con diseños cada vez más pequeños y sencillos.
