Virtual Antenna verandert de spelregelsl voor IoT-connectiviteit De wereld van het Internet of Things (IoT) breidt zich exponentieel uit. Van gewas- en irrigatiesensoren tot 4D radarbeeldsensoren die kwetsbare mensen in hun eigen huis helpen beschermen, IoT-apparaten beïnvloeden alle aspecten van ons leven, schrijft Dr. Carles Puente, medeoprichter en vicepresident van innovatie bij Ignion.
30 miljard world-wide connected devices
Tegen 2030 zullen er wereldwijd naar schatting meer dan 30 miljard IoT-apparaten zijn, tegenover de 13 miljard die voor 2021 worden verwacht. Veel bedrijven willen deze enorme kans benutten, maar hoe kunnen ze snel en effectief IoT-apparaten ontwerpen en ontwikkelen, waarbij ze optimaal gebruik maken van hun bestaande middelen en er tegelijkertijd voor zorgen dat ze hun product snel op de markt kunnen brengen? Een van de grootste uitdagingen is de antenne. Deze moet voldoen aan de prestatieverwachtingen van carriers, voorkomen dat de batterij te veel stroom verbruikt en vaak rekening houden met veel verschillende connectiviteitsprotocollen en sterk uiteenlopende frequentiebanden. Omdat aan al deze eisen moet worden voldaan, is het ontwerpen van antennes een gespecialiseerde vaardigheid die niet alle elektrotechnici bezitten.
Hoe een kleine antennechip geconnecteerde componenten sneller/goedkoper op de markt brengt
Een kleine voor-geassembleerde antennechip verkort de marktintroductietijd zonder uitgebreide engineering op maat-en montage uitdagingen.. Op maat gemaakt voor de IoT-markt, is de kern van Ignion's antenne booster chip. De kleinste antenna-chip heeft de grootte van een rijstkorrel. De chip zit verwerkt in de koperen grondlaag van de printplaat (PCB-) van het IoT-apparaat. Ignion gebruikt de printplaat om het signaal uit te stralen - in combinatie met de antenneboosterchip kan de techniek dezelfde hoge stralingsprestaties van conventionele en op maat gemaakte antennes bereiken.
Deze technologie biedt grote voordelen; omdat de antenne booster zo klein is en toch meerdere frequentiebanden van 600MHz tot 10GHz kan ondersteunen, hoeft hij niet aangepast te worden voor verschillende vormen en ontwerpen. Hij kan ook elke communicatiestandaard ondersteunen - 2G, 3G, 4G, 5G Wi-Fi, Bluetooth, LTE, UWB en zelfs GNSS en vele andere. Dit alles betekent dat veel verschillende IoT-projecten gebruik kunnen maken van dezelfde standaardchip met aangepaste prestaties, waardoor de aanschaf eenvoudiger wordt en schaalvoordelen worden gestimuleerd.
Ook het aanpassen van verschillende frequentiebanden in verschillende geografische regio's behoort tot het verleden. Dezelfde chip, enigszins aangepast om te voldoen aan netwerken met verschillende regionale vereisten, kan hetzelfde apparaat een wereldwijd bereik geven. Ook de productie is eenvoudiger geworden: er zijn geen speciale gereedschappen of dure antennemallen op maat nodig. De antenneversterker is verpakt als een standaard, kant-en-klare component, wat betekent dat de conventionele SMT-plaatsingssystemen kunnen worden gebruikt. Alle componenten op de printplaat van het apparaat, inclusief de antenneversterker, kunnen met robots worden geplaatst en gesoldeerd. Omdat er geen handmatige tussenkomst nodig is, vervalt het risico op menselijke fouten. Het resultaat is een snellere groei voor IoT-ontwikkelaars en een sterk verkorte time-to-revenue voor nieuwe IoT-apparaten.
Geen risico ontwerp – plug en play assemblage
Eerdere methoden voor het ontwikkelen van antennes vereisten technici om vaak experimentele en onbewezen ontwerpen te onderzoeken. Met Virtual Antenna is deze noodzaak weggevallen, waardoor snellere en meer voorspelbare ontwerpcycli mogelijk zijn. Nu kunnen elektronica-ingenieurs, die weinig of geen ervaring hebben met antenne-integratie, drie eenvoudige stappen volgen om de stralingsprestaties voor verschillende netwerken en frequentiebanden af te stellen. De eerste stap is het kiezen van de beste locatie voor de antenneversterker op de printplaat van het IoT-apparaat,gevolgd door het selecteren van de frequentiebanden en finaal het apparaat door een netwerkanalysator te halen om alles te testen.
Wat zijn de consequenties voor OEM’s en apparatenbouwers
Landys+Gyr ontwikkelt momenteel een high-end communicatietoestel dat via USB verbinding maakt op een mesh-netwerk. Daar het toestel in alle werelddelen moet kunnen werken, en dus met verschillende communicatiebanden, moet het compact en universeel zijn. In plaats van nog te werken met een externe antenne was het gemakkelijker, sneller en goedkoper om een virtuele antennecomponent te integreren. Een andere speler die Virtual Antenna toepast is Zillion Source, een Chinees bedrijf gespecialiseerd in asset-tracking en supply chain management, zoals het traceren van containers, vrachtwagens, kranen etc… Er werd een GPS-tracker ontwikkeld dat zowel op LTE als GSM frequentiebanden werkt. Het concept dat de zender op het edge-apparaat zelf zit is een werkelijke bonus. Ondertussen werkt Deutsche Telekom aan het toevoegen van de technologie in hun IoT Solution Optimer tool die ze aan hun industriële gebruikers gaan aanbieden. Het laatste is dus nog niet gezegd over virtual antenna en het potentieel is enorm voor OEM’s en machinebouwers. Nu er zo veel op het spel staat in de IioT-wereld, maatwerkoplossingen traag en duur zijn, en de time to market cruciaal, gaan virtual antenna de spelregels ongetwijfeld veranderen.
