Polscy producenci i dystrybutorzy anten i osprzętu antenowego

Anteny są też jedną z naszych krajowych specjalności po stronie produkcji, dlatego po długiej przerwie powracamy do tej tematyki w raporcie, przyglądając się zmianom w zakresie produktów i rynku, jakie zaszły w ciągu ostatnich 7 lat od opublikowania pierwszej edycji naszego opracowania.

Zmiany technologiczne

Jak zgodnie potwierdzili uczestnicy raportu w nadesłanych ankietach, anteny nie są produktem, którego rozwój od strony technologicznej można by określić jako szybki. Niewątpliwie konstrukcja anten od strony gabarytów jest uwarunkowana fizycznie, dlatego miniaturyzacja anten w największym stopniu wynika z tego, że rosną częstotliwości pracy układów radiowych, wiele z nich obejmuje zakres gigahercowy i tym samym maleją rozmiary anten.

Oprócz miniaturyzacji rozumianej ogólnie ważne jest też to, aby anteny dawały się łatwo integrować z obudowami, systemami komunikacyjnymi lub też ich wykonanie mechaniczne pozwalało na wygodny montaż na obiektach. Administracja wielu nowych budynków zabrania instalacji rozbudowanych systemów antenowych, co wywołuje zapotrzebowania na płaskie konstrukcje panelowe. Są one wykonywane na płycie bazowej z laminatu zawierającej wiele połączonych równolegle anten elementarnych.

Od strony konstrukcyjnej anteny zaliczają się do tej części elektroniki, która nie cieszy się wielkim zainteresowaniem inżynierów projektantów i takim produktem, który z pewnością jest niedoceniany. Zagadnienia związane z teorią pola elektromagnetycznego są trudne, najeżone matematyką, przez co liczba inżynierów znających się na tej tematyce nie jest duża. Niestety nie ma prostych reguł projektowania pozwalających na obliczenie kształtu i wymiarów promiennika na podstawie żądanej charakterystyki promieniowania, pasma i częstotliwości pracy.

Projektowanie wymaga wiedzy, doświadczenia i jest często żmudnym procesem iteracyjnym, w którym dokonuje się symulacji działania określonej konstrukcji i poprawia ją tak długo, aż jej parametry spełnią warunki projektu. Dlatego w obszarze anten do zastosowań w sprzęcie powszechnego użytku dominują konstrukcje typowe bazujące na sprawdzonych konstrukcjach. Widać to po tym, że anteny oferowane przez wielu producentów, również zagranicznych, są do siebie podobne, czasem nawet odnosi się wrażenie, że są to takie same anteny, a różnice sprowadzają się do wzornictwa przemysłowego.

W przypadku anten RTV większość konstrukcji bazuje na wbudowanym wzmacniaczu. To dlatego, że osiągane dobre parametry szumowe i wzmocnienie pozwalają ograniczyć koszt anten. Wzmacniacz jest tańszy od elementów metalowych i z tworzyw sztucznych. Mniej elementów metalowych ma także korzystny wpływ na trwałość anteny. Rośnie znaczenie anten do łączności krótkodystansowej, co wynika z gwałtownie rosnącej popularności komunikacji bezprzewodowej i telemetrii.

Elektronika walczy z plątaniną kabli w pomieszczeniach za pomocą transmisji radiowej, co oznacza, że potrzebne są anteny. Mimo rosnącej liczby aplikacji tego typu przełożenie zastosowań na wielkość rynku anten nie jest znaczące, gdyż w takich aplikacjach używane są najczęściej anteny ceramiczne sprawdzające się w zakresie gigahercowym, a dla niższych częstotliwości anteny pętlowe na PCB, które są po prostu fragmentem mozaiki połączeń.

Rozmiar promiennika dla anteny ćwierćfalowej w paśmie 2,4GHz wynosi ok. 3cm, co oznacza, że koszt materiałów potrzebnych do budowy jest niewielki. Od strony ilościowej najwięcej nowinek technicznych i zmian konstrukcyjnych pojawia się w zakresie anten do łączności radioamatorskiej. To dlatego, że rynek krótkofalarski i CB obejmuje wiele produktów o zastosowaniu hobbystycznym, takim, gdzie liczą się osiągi, możliwości, a w mniejszym stopniu cena. Niemniej ten segment rynku jest niewątpliwie ważny, gdyż wiele profesjonalnych systemów łączności profesjonalnej bazuje na podobnym lub takim samym sprzęcie.

Rynek monitoringu

Z upływem lat słabnie koniunktura na anteny będące elementami systemów telewizji przemysłowej i systemów monitoringu. Były one potrzebne w sytuacjach, gdy kontrolowany teren był rozległy lub konieczne było połączenie w całość kilku oddalonych od siebie obiektów. Z upływem lat, a zwłaszcza po upowszechnieniu się sieci komputerowych, także w wersji bezprzewodowej, rola transmisji radiowej w systemach monitoringu przemysłowego i systemach dozoru maleje.

Znakomita większość kamer to urządzenia sieciowe i internetowe, takie, które można obsługiwać za pośrednictwem Internetu. Ponieważ w dzisiejszych czasach trudno wyobrazić sobie duże i nowoczesne przedsiębiorstwo bez sieci komputerowej i Internetu, w naturalny sposób rynek telewizji przemysłowej dostosowuje się do tych zmian i korzysta z oferowanych możliwości transmisji danych.

Komunikacja na bazie protokołów sieciowych jest na tyle uniwersalna, elastyczna i bogata w funkcje użytkowe, iż należy przypuszczać, że w przyszłości w jeszcze silniejszy sposób będzie oddziaływała na rynek. O ile przy dużej skali systemów monitoringu i bezpieczeństwa zainteresowanie transmisją radiową maleje, o tyle w przypadku małych systemów alarmowych szybko rośnie.

Bezprzewodowe sensory pomiarowe i czujki alarmowe cieszą się coraz większym uznaniem na rynku, niemniej od strony anten trend ten należy uznać za neutralny. W tych aplikacjach transmisja dotyczy niewielkich dystansów, co powoduje, że w roli promiennika wykorzystuje się laminat płytki drukowanej lub coraz popularniejsze na rynku anteny ceramiczne.

Coraz większy tłok w widmie

Rys.1. Ocena aktualnej koniunktury na rynku przez uczestników raportu

W rozwiązaniach przemysłowych bazujących na radiowej transmisji sygnału w systemach telewizji przemysłowej, radiomodemach oraz rozproszonych sieciach pomiarowych coraz większym problemem staje się rosnący poziom zaburzeń elektromagnetycznych w eterze.

Wynika to w dużej części z rosnącego znaczenia komunikacji bezprzewodowej, takiej jak telefonia komórkowa, bezprzewodowe sieci komputerowe oraz szybko rosnącej liczby wszelkiego rodzaju nadajników od dużej mocy pracujących w radioemisji, przez systemy łączności profesjonalnej po nadajniki małej mocy pracujące w telemetrii, bezprzewodowych zamkach, pilotach, telefonach bezprzewodowych i wielu innych urządzeniach emitujących sygnały radiowe.

Technologia rozpraszania widma, skomplikowane modulacje stosowane, aby maksymalnie wykorzystać dostępny fragment pasma, powodują w efekcie, że poziom zaburzeń elektromagnetycznych w otoczeniu z upływem lat się zwiększa. Zjawisko to w największym stopniu dotyczy ogólnodostępnych pasm częstotliwości, np. w zakresie 2,4GHz, co powoduje, że organizacja łączności napotyka wiele problemów technicznych.

Za częstotliwości leżące poza pasmami bezpłatnymi trzeba uiszczać opłaty, co przy dużym zainteresowaniu pozyskaniem widma powoduje, że koszt łączności bywa znaczący. Duże zainteresowanie wolnymi częstotliwościami ze strony dużych firm nastawionych na oferowanie usług, takich jak agencje ochrony, korporacje taksówkowe, sieci kurierskie, powoduje, że w zastosowaniach o mniejszej skali bezpośrednią komunikację radiową zastępuje się usługami oferowanymi przez wyspecjalizowane firmy lub sieci GSM.

Trend ten widać nawet w przypadku systemów monitoringu budynku. Jeszcze kilka lat temu podstawą był specjalizowany nadajnik pracujący na dzierżawionej częstotliwości w paśmie VHF, dzisiaj coraz częściej rolę tę pełni modem GSM wbudowany do centralki współpracujący z małą anteną ceramiczną lub helikalną.

Opisane zmiany na rynku anten wynikają również z tego, że uzyskanie toru radiowego o bardzo wysokiej niezawodności transmisji coraz częściej oznacza komplikacje techniczne i tym samym duże koszty. Wieloantenowe systemy transmisji typu MIMO są na tyle drogie, że w wielu zastosowaniach profesjonalnych przez cały czas opłaca się położenie kabla.