Nella progettazione di antenne a microonde, il guadagno ottimale deve bilanciare prestazioni e praticità. Sebbene un guadagno elevato possa migliorare la potenza del segnale, comporterà problemi come dimensioni maggiori, difficoltà di dissipazione del calore e costi maggiori. Di seguito sono riportate alcune considerazioni chiave:
1. Corrispondenza del guadagno con l'applicazione
Stazione base 5G (AAU a onde millimetriche):24-28 dBi, richiedebrasatura sotto vuotopiastra di raffreddamento ad acqua per garantire un funzionamento ad alta potenza a lungo termine.
Comunicazione satellitare (banda Ka):40-45 dBi, basato sul raffreddamento ad acqua tramite tubi di rame interrati per risolvere il problema della dissipazione del calore delle antenne ad ampia apertura.
Guerra elettronica/radar:20-30 dBi, utilizzando il raffreddamento a liquido della saldatura ad attrito per adattarsi all'elevato carico termico dinamico.
Test EMC:10-15 dBi, un dissipatore di calore per saldatura ordinario può soddisfare le esigenze.
Antenna Cassegrain (40dBi)
Antenna a tromba polarizzata circolarmente (20 dBi)
2. Limitazioni ingegneristiche dell'elevato guadagno
Collo di bottiglia nella dissipazione del calore: le antenne superiori a 25 dBi solitamente richiedono un raffreddamento a liquido (ad esempio una piastra di raffreddamento ad acqua con brasatura sotto vuoto o saldatura ad attrito), altrimenti la capacità di potenza è limitata.
Limitazioni dimensionali: le antenne superiori a 30 dBi possono superare 1 metro nella banda Ka e la progettazione strutturale deve essere ottimizzata.
Fattori di costo: per ogni aumento di 3 dB del guadagno, il costo del sistema di raffreddamento può aumentare del 20%-30%.
Antenna planare (30 dBi)
Antenna a tromba polarizzata circolare doppia (10 dBi)
3. Suggerimenti per l'ottimizzazione
Dare priorità alla corrispondenza dei requisiti applicativi ed evitare la ricerca eccessiva di guadagni elevati.
La soluzione di raffreddamento determina la capacità di potenza e le antenne ad alto guadagno devono essere dotate di un raffreddamento efficiente (ad esempio il raffreddamento a liquido).
Bilanciare larghezza di banda e guadagno. I sistemi a banda stretta possono puntare a un guadagno maggiore, mentre i sistemi a banda larga devono scendere a compromessi.
Conclusione: il guadagno ottimale dipende dall'applicazione specifica, solitamente tra 20 e 35 dBi, e deve essere abbinato a una tecnologia di raffreddamento avanzata (come la brasatura sotto vuoto o il raffreddamento ad acqua per saldatura ad attrito) per garantire un funzionamento affidabile.
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Data di pubblicazione: 12-06-2025
