Les antennes sont sensibles à leur environnement. Par conséquent, lorsqu’il y a une antenne sur le PCB, la disposition de la conception doit prendre en compte les exigences de l’antenne, car cela peut grandement affecter les performances sans fil de l’appareil. Un grand soin doit être pris lors de l’intégration des antennes dans de nouvelles conceptions. Même le matériau, le nombre de couches et l’épaisseur du PCB peuvent affecter les performances de l’antenne.

Positionnez l’antenne pour améliorer les performances

Les antennes fonctionnent dans différents modes, et selon la façon dont les antennes individuelles rayonnent, elles peuvent devoir être placées dans des positions spécifiques – le long du côté court, du côté long ou du coin du PCB.

En général, le coin du PCB est un bon endroit pour placer l’antenne. C’est parce que la position du coin permet à l’antenne d’avoir des espaces dans cinq directions spatiales, et l’alimentation de l’antenne est située dans la sixième direction

Les fabricants d’antennes proposent des options de conception d’antennes pour différentes positions, afin que les concepteurs de produits puissent choisir l’antenne qui correspond le mieux à leur disposition. En règle générale, la fiche technique du fabricant montre une conception de référence qui, si elle est suivie, offre de très bonnes performances.

Les conceptions de produits pour la 4G et la LTE utilisent généralement plusieurs antennes pour construire des systèmes MIMO. Dans de telles conceptions, lorsque plusieurs antennes sont utilisées en même temps, les antennes sont généralement placées à différents coins du PCB

Il est important de ne placer aucun composant dans le champ proche à proximité de l’antenne car ils peuvent interférer avec ses performances. Par conséquent, la spécification de l’antenne spécifiera la taille de la zone réservée, qui est la zone à proximité et autour de l’antenne qui doit être tenue à l’écart des objets métalliques. Cela s’appliquera à chaque couche du PCB. De plus, ne placez aucun composant ni même n’installez de vis dans cette zone sur aucune couche de la carte.

L’antenne rayonne vers le plan de masse, et le plan de masse est lié à la fréquence à laquelle l’antenne fonctionne. Par conséquent, il est urgent de fournir la taille et l’espace corrects pour le plan de masse de l’antenne sélectionnée.

Plan au sol

La taille du plan de masse doit également prendre en compte tous les fils utilisés pour communiquer avec l’appareil et les batteries ou les cordons d’alimentation utilisés pour alimenter l’appareil. Si le plan de mise à la terre est de la bonne taille, assurez-vous que les câbles et les batteries connectés à l’appareil ont moins d’impact sur l’antenne

Certaines antennes sont liées au plan de mise à la terre, ce qui signifie que le PCB lui-même devient la partie de mise à la terre de l’antenne pour équilibrer le courant d’antenne, et la couche inférieure du PCB peut affecter les performances de l’antenne. Dans ce cas, il est important de ne pas placer de piles ou d’écrans LCD à proximité de l’antenne.

La fiche technique du fabricant doit toujours spécifier si l’antenne nécessite un rayonnement du plan de mise à la terre et, le cas échéant, la taille du plan de mise à la terre requis. Cela peut signifier que la zone d’espace doit entourer l’antenne.

Proche des autres composants PCB

Il est crucial de garder l’antenne à l’écart d’autres composants qui pourraient interférer avec la façon dont l’antenne rayonne. Une chose à surveiller est les batteries; Composants métalliques LCD, tels que les connecteurs USB, HDMI et Ethernet ; Et des composants de commutation bruyants ou rapides liés aux alimentations à découpage.

La distance idéale entre une antenne et un autre composant varie en fonction de la hauteur du composant. En général, si une ligne est tracée à un angle de 8 degrés par rapport au bas de l’antenne, la distance de sécurité entre le composant et l’antenne si elle est en dessous de la ligne.

S’il y a d’autres antennes fonctionnant à des fréquences similaires à proximité, cela peut entraîner un désaccord des deux antennes, car elles affectent le rayonnement de l’autre. Nous recommandons que cela soit atténué en isolant au moins -10 dB d’antennes à des fréquences allant jusqu’à 1 GHz et au moins -20 dB d’antennes à 20 GHz. Cela peut être fait en laissant plus d’espace entre les antennes ou en les faisant pivoter afin qu’elles soient placées à 90 ou 180 degrés l’une de l’autre.

Concevoir des lignes de transmission

Les lignes de transmission sont des câbles RF qui transmettent l’énergie RF vers et depuis l’antenne pour transmettre des signaux à la radio. Les lignes de transmission doivent être conçues pour être 50, sinon elles peuvent refléter les signaux vers la radio et provoquer une baisse du rapport signal sur bruit (SNR), ce qui peut rendre les récepteurs radio insignifiants. La réflexion est mesurée en tant que rapport d’onde stationnaire de tension (VSWR). Une bonne conception de PCB présentera des mesures VSWR appropriées qui peuvent être prises lors du test de l’antenne.

Nous recommandons une conception soignée des lignes de transmission. Premièrement, la ligne de transmission doit être droite, car si elle a des coins ou des coudes, elle peut provoquer des pertes. En plaçant des perforations uniformément des deux côtés du fil, les pertes de bruit et de signal qui peuvent affecter les performances de l’antenne peuvent être réduites à un niveau faible, car les performances peuvent être améliorées en isolant le bruit se propageant le long des fils ou des couches de terre à proximité.

Des lignes de transmission plus fines peuvent entraîner des pertes plus importantes. La composante d’adaptation RF et la largeur de la ligne de transmission sont utilisées pour régler l’antenne afin qu’elle fonctionne à une impédance caractéristique de 50 ω. La taille de la ligne de transmission affecte les performances, et la ligne de transmission doit être aussi courte que possible pour de bonnes performances d’antenne.

Comment obtenir de meilleures performances ?

Si vous autorisez le bon plan de mise à la terre et placez l’antenne dans une très bonne position, vous avez un bon départ, mais vous pouvez faire beaucoup plus pour améliorer les performances de l’antenne. Vous pouvez utiliser un réseau adapté pour régler l’antenne – cela compensera dans une certaine mesure tous les facteurs susceptibles d’affecter les performances de l’antenne.

Le composant RF clé est l’antenne, qui correspond au réseau et à sa sortie RF. Une configuration qui place ces composants à proximité minimise la perte de signal. De même, si votre conception comprend un réseau correspondant, l’antenne fonctionnera très bien si sa longueur de câblage correspond à celle spécifiée dans les spécifications du produit du fabricant.

Le boîtier autour du PCB peut également varier. Les signaux d’antenne ne peuvent pas traverser le métal, donc placer une antenne dans un boîtier métallique ou un boîtier avec des propriétés métalliques ne fonctionnera pas.

Soyez également prudent lorsque vous placez des antennes à proximité de surfaces en plastique, car cela peut endommager considérablement les performances de l’antenne. Certains plastiques (par exemple, le nylon chargé de fibre de verre) présentent des pertes et peuvent se désintégrer dans le signal RF de l’ANTENNE. Le plastique a une constante diélectrique plus élevée que l’air, ce qui peut sérieusement affecter le signal. Cela signifie que l’antenne enregistrera une constante diélectrique plus élevée, augmentant la longueur électrique de l’antenne et réduisant la fréquence du rayonnement de l’antenne.