Quectel מכוונת את ה־5G למגדל אחד — במקום לבזבז אותו לכל הכיוונים

כדי להבין למה זה מעניין, כדאי להתחיל מבעיה מוכרת. נתב סלולרי שמותקן בבית מרוחק, במפעל או ליד משאבה בשטח יכול לראות את הרשת, אבל לקבל אות חלש ולא יציב. אפשר להחליף מודם או להעלות את הספק השידור, אך לעיתים הבעיה פשוטה יותר: רוב אנרגיית הרדיו נשלחת לכיוונים שבהם אין שום מגדל.

אנטנת המקל הרגילה של נתב היא בדרך כלל רב־כיוונית. היא מפזרת וקולטת אנרגיה סביב עצמה, קצת כמו מנורה שמאירה חדר שלם. זה מצוין כאשר המכשיר זז או כאשר לא יודעים מאיזה כיוון יגיע האות. אבל אם תחנת הבסיס נמצאת על גבעה אחת קבועה, חלק גדול מהכיסוי הזה אינו מועיל.

YECR0F0JBAM פועלת אחרת. היא אנטנה כיוונית: במקום להאיר את כל החדר, היא דומה לפנס שמרכז את אותה אנרגיה באלומה. גם בקליטה אותו עיקרון עובד בכיוון ההפוך. האנטנה רגישה יותר לאות שמגיע מלפנים ופחות לרעש ולאותות שמגיעים מכיוונים אחרים.

זו המשמעות הנכונה של שבח אנטנה. הנתון 10.5 dBi אינו אומר שיש בתוך המארז מגבר שמייצר עוד הספק. האנטנה פסיבית. היא משנה את הצורה המרחבית שבה האנרגיה נשלחת ונקלטת. מרוויחים תקציב קישור בכיוון הרצוי, ומשלמים בפחות כיסוי בכיוונים האחרים.

המבנה נקרא Log-Periodic. בדרך כלל הוא בנוי משורה של אלמנטים דמויי דיפול באורכים הולכים ומשתנים. אלמנט ארוך מתאים יותר לתדר נמוך, שאליו שייך גל ארוך; אלמנט קצר מתאים לתדר גבוה יותר. בכל חלק של תחום התדרים אזור אחר במבנה עושה את רוב העבודה.

אפשר לדמיין סט מפתחות פתוחים המסודרים מהגדול לקטן. אין מפתח יחיד שמתאים לכל בורג, אבל יחד הם מכסים טווח רחב. באנטנה האלמנטים אינם עובדים בנפרד לחלוטין: המרווח, האורך והחיבור ביניהם נקבעים כך שהמערכת תשמור על כיוון ועל התאמה חשמלית לאורך כמה תחומי תדר.

לפי Quectel, האנטנה מכסה 698 עד 960 מגה־הרץ, 1400 עד 1600, 1710 עד 2690 ו־3300 עד 3800 מגה־הרץ. אלה תחומים שימושיים ל־LTE ולחלק מרשתות 5G מסוג Sub-6, כלומר 5G שפועל מתחת לתדרי הגל המילימטרי.

חשוב לקרוא את הרשימה ולא רק את הכותרת. האנטנה אינה מכסה ברצף כל תדר בין 698 ל־3800 מגה־הרץ. יש פערים בין התחומים, והיא גם אינה מגיעה ל־6 גיגה־הרץ ואינה אנטנת mmWave. לפני שבוחרים אותה צריך לבדוק את תחומי הרשת של המפעיל, את האזור ואת המודם הספציפי.

Quectel מציינת VSWR של עד 1.6 בתחומים הנתמכים. זהו מדד לכמה טוב האנטנה מקבלת מהכבל את האנרגיה שהמשדר שולח אליה. כאשר ההתאמה אינה טובה, חלק מהאנרגיה מוחזר לאחור במקום להפוך לגל רדיו. ערך נמוך יותר עדיף, אבל גם נתון התאמה טוב אינו מספר מה תהיה הקליטה לאחר התקנה ליד קיר מתכת או צינור.

היעילות המוצהרת מגיעה עד 89 אחוז. המילה 'עד' חשובה: זהו השיא, לא הבטחה לכל אחד מהתדרים. גם השבח של 10.5 dBi הוא ערך שיא. כדי לדעת מה יקרה בתחום מסוים צריך להסתכל על גרפי היעילות, השבח ודפוס הקרינה שלו, ולא לחבר את שני המספרים המרשימים כאילו הם מתקיימים יחד בכל מצב.

ההשוואה לאנטנה רב־כיוונית של אותה חברה מחדדת את הפשרה. YE0007AA של Quectel מכסה 600 עד 6000 מגה־הרץ, אורכה כ־15.2 סנטימטרים והיעילות המוצהרת שלה מגיעה עד 84.3 אחוז. היא קטנה ונוחה יותר כאשר נדרש כיסוי מסביב. האנטנה הכיוונית החדשה מגיעה ל־44 סנטימטרים בצד הארוך כדי לקבל שבח גבוה יותר בכיוון נבחר.

מה אפשר לעשות עם ההפרש הזה? בבית שנמצא בשולי הכיסוי אפשר להתקין נתב 4G או 5G בתוך המבנה, להעביר כבל אל האנטנה שעל הגג ולכוון אותה לתחנת הבסיס. בשטח תעשייתי אפשר לחבר מצלמה, בקר השקיה או שער תקשורת למגדל ידוע בלי להסתמך על אנטנה קטנה שמוקפת בארון מתכת.

אבל הכיוון הופך עכשיו לחלק מהתכנון. אם מסובבים את האנטנה, מתקינים אותה מאחורי קיר או מכוונים אותה למגדל שאינו משרת את המודם בפועל, השבח הגבוה לא עוזר. גם הקיטוב ליניארי, ולכן לזווית שבה האנטנה מותקנת יכולה להיות השפעה כאשר האות שמגיע מהמערכת האחרת מקוטב אחרת.

המחיר האמיתי נמצא גם בכבל. האנטנה מסתיימת במחבר N נקבה ובזנב RG141 באורך 300 מילימטרים. בדרך כלל עדיין יידרש כבל נוסף עד הנתב ומתאם למחבר שלו. כל מטר כבל וכל מחבר מוסיפים הפסד, וההפסד גדל ככל שהתדר עולה. אפשר לקנות 10.5 dBi על הנייר ולאבד חלק מהם בכבל ארוך וזול.

המארז מדורג IP65, כך שהוא מיועד לאבק ולמים מבחוץ, אבל אינו מוצג כמארז לטבילה. טווח העבודה המוצהר הוא מינוס 40 עד 55 מעלות צלזיוס. הגבול העליון ראוי לבדיקה כאשר מתקינים גוף לבן על גג או עמוד בשמש ישירה, משום שטמפרטורת המארז יכולה להיות גבוהה מטמפרטורת האוויר.

יש גם עניין של MIMO. מודמי 5G רבים משתמשים בכמה אנטנות במקביל כדי לקבל כמה מסלולי רדיו ולשפר קצב או יציבות. YECR0F0JBAM מוצגת כאנטנה בעלת מחבר יחיד, לא כמערך רב־יציאות. מערכת שרוצה 2×2 או 4×4 MIMO תצטרך כמה אנטנות, מרווח והעמדה מתאימים, או פתרון משולב אחר. אנטנה אחת עם שבח גבוה אינה מחליפה אוטומטית את כל מערך האנטנות של המודם.

החלק המעניין פה הוא ש־Quectel אינה מנסה לפתור קליטה חלשה בעוד אלקטרוניקה. היא משתמשת בגאומטריה: יותר אורך, כמה אלמנטים וכיוון מוגדר. זו גישה שיכולה לשפר קישור קבוע בלי לצרוך עוד חשמל, בתנאי שהמגדל נמצא בכיוון יציב ושההתקנה אינה אוכלת את היתרון.

Quectel אינה מציינת בדף המוצר מחיר, רוחב אלומה או יחס בין הקליטה מלפנים ומאחור. בלי הנתונים האלה אי אפשר לחשב מהדף בלבד כמה מדויק צריך להיות הכיוון וכמה הפרעה מאחור באמת תידחה. החברה כן אומרת שדף הנתונים כולל דפוסי קרינה ונתוני S-parameters, ולכן אלה המסמכים שצריך לדרוש לפני תכנון סופי.

מה שזה אומר בפועל למהנדס הוא שה־YECR0F0JBAM אינה אנטנת 5G 'חזקה יותר' באופן כללי. היא כלי ממוקד לקישור קבוע. כאשר יודעים לאן לכוון, יש מקום ל־44 סנטימטרים והכבל קצר ואיכותי, ריכוז האנרגיה יכול להיות שווה יותר מעוד החלפת מודם. כאשר המכשיר נע, המגדל משתנה או נדרש MIMO בכמה יציאות, אותה כיווניות הופכת מיתרון למגבלה.