MEILLEURES PRATIQUES & CONSEILS
POUR LE RÉGLAGE DE L'ANTENNE
La connectivité est essentielle dans le monde d'aujourd'hui et les appareils sur le marché nécessitent une puissance de signal élevée pour permettre des performances optimales. L'intégration d'une antenne n'est pas anodine, qu'il s'agisse d'un produit standard ou d'une solution hautement personnalisée, et ne doit pas être une réflexion après coup.
L'équipe de conception d'antenne KYOCERA AVX recommande fortement d'envisager la conception de l'antenne et/ou le processus d'intégration de l'antenne le plus tôt possible, idéalement lors de la conception du produit et de la sélection du module radio. Une adéquation parfaite entre la radio et l'antenne garantira que tous les besoins de connectivité sans fil sont satisfaits.
Impact métallique
1Dans la plupart des cas, la proximité d’éléments métalliques n’est pas la meilleure solution pour une antenne, à moins qu’elle ne soit utilisée comme réflecteur. En effet, la surface métallique reflétera toute la puissance RF de l'antenne, et comme les antennes sont réciproques, cela affecte également la puissance/les ondes qui tentent d'atteindre l'antenne. Les surfaces métalliques sont l'ennemi de la propagation en espace libre et c'est pourquoi une antenne à l'intérieur d'un boîtier métallique sans aucune ouverture ne rayonnera aucune puissance à l'extérieur de ce boîtier. Même si dans de nombreux cas, l'antenne a besoin de l'aide de son plan de masse pour fonctionner, la proximité d'éventuels éléments métalliques autour de l'antenne est à éviter. Ces composants sont des dissipateurs thermiques, des connecteurs, des miroirs, des connecteurs B2B, des boîtiers de blindage, d'autres PCB avec masse, des billes et bobines de ferrite, de gros condensateurs, une batterie et son connecteur de batterie, un écran LCD/écran et son faisceau de câbles, d'autres câbles ou fils…
L'écran LCD et les batteries sont considérés comme des éléments métalliques dans le monde des antennes, ainsi que leurs faisceaux de câbles connectés au PCB principal de l'appareil. L'emplacement et la taille de la batterie ou du connecteur/fil de l'écran LCD peuvent également avoir un impact sur le réglage de l'antenne. En effet, lorsque l'antenne convertit les signaux électriques en ondes électromagnétiques, elle induit des courants RF circulant au sol de l'appareil, y compris la batterie/l'écran et ses connecteurs ou fils. Le fait que des courants RF circulent sur la batterie ou sur l'écran LCD peut créer des interférences constructives (courants allant dans une direction, utilisés comme une extension du plan de masse) ou destructrices (courants fonctionnant en forme de zigzag). L'écran LCD est également une source importante de bruit électromagnétique et, outre l'impact sur le diagramme de rayonnement, il peut ajouter du bruit au signal, dégradant ainsi la sensibilité de l'appareil.
Acheminement des câbles et mise à la terre
2Il est fortement recommandé d'acheminer les câbles et les fils loin de l'emplacement de l'antenne et, si possible, de mettre ces câbles à la terre à quelques endroits de la masse principale de l'appareil. Cette mise à la terre peut être effectuée en traitant au laser la gaine du câble et en soudant de petits clips à cet endroit jusqu'à la mise à la terre principale.
Couplage d'antenne
3La proximité d'autres antennes a un impact sur les performances RF, surtout si l'autre antenne fonctionne dans la même bande passante de fréquence. Il existe des astuces pour améliorer l'isolation ou le couplage entre deux antennes. La technologie IMD permet de rapprocher deux antennes. Cependant, des astuces supplémentaires peuvent être utilisées comme des fentes dans la mise à la terre, des antennes réflectrices ajoutées à des endroits spécifiques, l'ajout de filtres coupe-bande, faire en sorte que chaque antenne rayonne avec une polarisation différente ou s'assurer que la phase de chaque signal d'antenne est décalée de 90 degrés.
Acheminement des câbles – Zone interdite
4Les antennes externes sont des antennes connectées à la radio avec un câble, un connecteur ou un faisceau quelconque. Tout accessoire en queue de cochon provenant de l'antenne doit être acheminé correctement afin d'interférer de manière constructive avec les rayonnements de l'antenne. Les antennes embarquées peuvent ou non nécessiter une zone interdite ou appelée zone de dégagement. Il est préférable de suivre la zone de dégagement recommandée dans la fiche technique de l'antenne pour maximiser les performances de l'antenne. la zone d'interdiction appartient autant au réglage de l'antenne qu'à l'emplacement de l'antenne et aux dimensions du PCB.
Interférence avec les lignes imprimées sur le PCB
5Il est préférable de conserver une grande distance (quart de longueur d'onde) entre l'antenne et les lignes numériques à haut débit. Ces lignes agiraient comme des antennes et coupleraient négativement la puissance RF rayonnée à une certaine fréquence, liée à son quart de longueur d'onde équivalent. Bien qu'il soit possible de découpler ces lignes afin de réduire le couplage généré par l'utilisation de certaines inductances, dont la valeur varie entre 80 et 150 nH, il est plus sûr de garder ces lignes à l'écart.
De même, les lignes CC alimentant certains moteurs et composants acoustiques tels que les microphones, les écouteurs, les haut-parleurs et les vibrateurs peuvent avoir un impact considérable sur les performances RF de l'antenne. Ces lignes peuvent être découplées jusqu'à un certain point grâce à des inducteurs placés sur chaque ligne.
Impact des matériaux
6Tout matériau entourant l'antenne avec une permittivité (appelée vaguement constante diélectrique, Dk, tangente de perte) différente de 1 (la permittivité de l'air est de 1, l'eau est de 80) affectera le réglage de l'antenne. D'autres paramètres tels que la distance entre ces matériaux et l'antenne et la quantité joueront un rôle dans la définition de la permittivité effective équivalente entourant l'antenne. Toutes les résines plastiques, résines époxy, matériaux d'enrobage et structures stratifiées auront toutes des pertes RF non négligeables appliquées au rayonnement de l'antenne.
Conception de la ligne d'alimentation de l'antenne
7Un paramètre souvent pris pour acquis est la conception de la transition entre la sortie de la radio et l’entrée de l’alimentation de l’antenne. Cette transition doit présenter la bonne impédance attendue (souvent 50 Oms) afin d'optimiser le coefficient de réflexion au niveau d'entrée de l'antenne. Dans le cas où la conception nécessite une impédance caractéristique Z0, il est possible de demander au fabricant de laminage d'ajouter des coupons TDR sur son panneau laminé pour détecter les lignes qui sont décalées de plus de +/- 10% par rapport à la valeur attendue.
Réseau PI
8Pour garantir que l'impédance de l'antenne correspondra à l'impédance de sortie de la radio, il est recommandé de toujours ajouter une empreinte de circuit d'adaptation de forme PI (3 composants, SHUNT-SERIAL-SHUNT) qui peut être utilisée pour définir l'adaptation. circuit qui maximisera le transfert de puissance vers l’antenne. Si le circuit d'adaptation de forme PI n'est pas utilisé, une résistance de 0 Ohm peut être soudée sur l'empreinte du composant SÉRIE et l'empreinte des composants SHUNT peut être laissée OUVERTE.
Recommandations de réseau correspondantes
9Lors de la sélection des composants pour le circuit d'adaptation, de filtrage ou de découplage, il est obligatoire que les SRF (Self Resonance Frequency) des composants choisis soient compatibles avec la fréquence du signal radio. Le SRF dépend de la taille des composants, de l’emballage et de la technologie de fabrication. Nous vous recommandons d'utiliser le Accu-P® et Accu-L® condensateurs et inductances à couches minces de KYOCERA AVX afin d'obtenir le circuit d'adaptation le plus précis.
Câble de test
10Lors de la conception du PCB, c'est une bonne pratique d'envisager la possibilité de souder un câble RF semi-rigide pour vérifier la sortie de la radio RF ou l'impédance de l'antenne (pour la phase de débogage). Pour ce faire, un circuit en forme de T à trois composants non assemblé SERIAL-SHUNT-SERIAL situé avant le circuit d'adaptation PI de l'antenne (le circuit d'adaptation sera donc sur l'antenne et le câble soudé) est utile. Le câble RF peut être soudé sur l'empreinte du composant SHUNT du T-SHAPE et un 0 Ohm peut être utilisé pour sélectionner le chemin RF soit vers la radio, soit vers le circuit d'adaptation d'antenne.
Conditions de réglage de cas réels
11Lors de la conception d'une antenne pour un produit portable ou pour un produit qui sera utilisé dans des conditions très spécifiques, réglez toujours l'antenne pour ces cas d'utilisation réels (lorsque l'appareil est porté ou dans une position spécifique) au lieu de régler l'antenne dans des conditions d'espace libre. KYOCERA AVX possède tous les accessoires (tête, mains) pour tester l'antenne sur un matériau semblable au corps.
