I moderni contatori smart per acqua e gas integrano sempre più spesso sistemi di comunicazione radio come NB-IoT, Wireless M-Bus a 169 MHz, LoRaWAN o LTE-M.
In questi dispositivi, l’antenna non è un componente accessorio, ma una parte fondamentale del sistema di comunicazione e deve essere progettata insieme all’elettronica e all’involucro del contatore.

A differenza di altri dispositivi RF, i contatori smart vengono installati in condizioni particolarmente critiche dal punto di vista elettromagnetico: pozzetti interrati, armadi metallici, cantine, locali tecnici, ambienti umidi e spazi molto ridotti. In queste condizioni, l’utilizzo di antenne standard raramente consente di ottenere prestazioni radio affidabili e ripetibili.

Per questo motivo, nei contatori smart di nuova generazione, l’antenna viene sempre più spesso progettata come antenna integrata, ottimizzata in funzione del dispositivo, dell’involucro, della batteria, della scheda elettronica e delle reali condizioni di installazione.

Tecnologie radio utilizzate nei contatori smart.

I contatori smart per acqua e gas utilizzano diverse tecnologie radio, tra cui:

- NB-IoT

- LTE-M

- Wireless M-Bus 169 MHz

- Wireless M-Bus 868 MHz

- LoRaWAN

- Bluetooth per configurazione locale

Spesso più tecnologie radio sono integrate nello stesso dispositivo, rendendo necessaria la progettazione di antenne multi-banda o di più antenne integrate nello stesso contenitore, con requisiti di isolamento e di efficienza particolarmente stringenti.

Problemi di integrazione RF nei contatori.

La progettazione dell’antenna per un contatore smart presenta numerose criticità tecniche:

- installazione in pozzetti interrati

- installazione in armadi o cassette metalliche

- presenza di acqua nelle immediate vicinanze dell’antenna

- contenitori plastici di dimensioni molto ridotte

- ground plane limitato

- presenza di batterie di grandi dimensioni

- funzionamento a bassissimo consumo energetico

- necessità di elevata efficienza dell’antenna

- integrazione di più sistemi radio nello stesso dispositivo

- orientamento non controllato del contatore dopo l’installazione

In queste condizioni, l’antenna deve essere progettata come parte integrante del dispositivo e non può essere considerata un componente standard da aggiungere a fine progetto.

Quando è necessario progettare un’antenna integrata su misura.

La progettazione di un’antenna custom per smart meter è generalmente necessaria quando:

- il contatore integra NB-IoT o LTE-M

- è presente comunicazione Wireless M-Bus a 169 MHz

- il dispositivo è installato in pozzetti o armadi metallici

- lo spazio disponibile per l’antenna è molto ridotto

- il dispositivo è alimentato a batteria e richiede elevata efficienza

- sono presenti più antenne nello stesso dispositivo

- l’antenna deve essere integrata nel contenitore plastico

- le prestazioni radio sono critiche per la lettura remota del contatore

- è necessario garantire comunicazioni affidabili in condizioni difficili

Il nostro approccio alla progettazione delle antenne per smart meters.

Da oltre 25 anni progettiamo antenne professionali su misura e sviluppiamo antenne integrate come parte del dispositivo, lavorando direttamente sull’elettronica, sul contenitore e sulle condizioni reali di installazione.

Lo sviluppo dell’antenna integrata avviene generalmente attraverso:

-analisi dei requisiti radio e delle bande di frequenza

- studio del contenitore e dei materiali

- simulazioni elettromagnetiche

- progettazione dell’antenna integrata

- realizzazione prototipi

- ottimizzazione su dispositivo reale

- misure in camera anecoica

- verifica delle prestazioni nelle condizioni di installazione reali

L’obiettivo non è progettare un’antenna generica, ma sviluppare il sistema d’antenna ottimizzato per il contatore specifico.

Nei moderni contatori smart, l’antenna rappresenta l’interfaccia tra il dispositivo e la rete di comunicazione.
Se l’antenna non è progettata correttamente per il dispositivo e per l’ambiente di installazione, l’intero sistema di telelettura può risultare inaffidabile.

Per questo motivo, sempre più produttori di contatori smart scelgono di sviluppare antenne integrate su misura, progettate specificamente per il proprio dispositivo.

Se state sviluppando un contatore smart con comunicazione NB-IoT, Wireless M-Bus o LoRaWAN e desiderate valutare lo sviluppo di un’antenna integrata, saremo lieti di supportarvi nello studio e nell’ottimizzazione del sistema d’antenna.

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APPROFONDIMENTI TECNICI

TEP n.3: Tipologia e progettazione delle Antenne Integrate per Applicazioni Wireless e IoT

TEP n.4: Antenne Integrate - Le Specifiche sui Datasheet e la loro Misura

TEP n.6: Problema di Copertura con l'impiego di un'antenna a chip in un apparato proprietario IoT

TEP n.11: Industrializzazione delle Antenne Integrate

TEP n.19: Smart Metering - Un Problema di Telelettura dei contatori di acqua e gas

TEP n.31: Vincoli e Gradi di Libertà nella Progettazione di Antenne Integrate