Vous rencontrez des difficultés avec des signaux sans fil faibles sur votre circuit imprimé ? Les zones mortes gâchent l'expérience utilisateur. Nous vous aidons à choisir votre antenne rapidement.
Les principaux types d'antennes incluent les antennes monopôles pour plus de simplicité, les formes spécialisées comme l'aileron de requin pour les conceptions à espace restreint, et d'autres variantes offrant un équilibre entre coût et performances pour les appareils IoT/Wi-Fi.
Choisir la bonne antenne n'est qu'une première étape. Découvrez maintenant comment optimiser sa conception pour une utilisation réelle.
Comment calculer les dimensions d'une antenne sur circuit imprimé pour une fréquence optimale ?
Vous arrive-t-il d'obtenir un signal faible en raison d'une mauvaise longueur d'antenne ? L'espace perdu nuit à la fiabilité. Calculez les dimensions dès maintenant.
Utilisez des formules de longueur d'onde telles que λ = c/f, où c = vitesse de la lumière et f = fréquence cible (par exemple, 2,4 GHz). Ajoutez des ajustements de constante diélectrique pour plus de précision.
Facteurs critiques pour le dimensionnement d'une antenne
Les dimensions affectent directement la fréquence de résonance. Suivez trois règles :
Variables clés
| Variable | Impact | Exemple de valeur |
|---|---|---|
| Fréquence | Définit la longueur d'onde de base | 2,4 GHz |
| Constante diélectrique (εr) | Réduit la taille de l'antenne | 4,3 (FR4) |
| Hauteur du substrat | Modifie l'impédance | 1,6 mm |
Calculez d'abord la longueur d'onde en espace libre (θ = 300/f). Pour 2,4 GHz, θ = 125 mm. Ensuite, ajustez avec εr : le θ effectif chute à θ/√εr. La longueur finale représente 50 à 70 % de cette valeur. Les substrats minces nécessitent des pistes plus longues. Testez itérativement avec un analyseur de réseau vectoriel.
Quels matériaux de circuit imprimé améliorent l'efficacité de l'antenne ?
Perte de signal due à des matériaux inefficaces ? Les substrats de mauvaise qualité consomment beaucoup d'énergie. Choisissez des matériaux qui amplifient les performances.
Les stratifiés haute fréquence comme le Rogers 4350B améliorent l'efficacité. Les tangentes à faible perte (< 0,004) évitent le gaspillage d'énergie, contrairement au FR4 moins cher.
Compromis entre les matériaux et les performances de l'antenne
Les matériaux à pertes réduisent les signaux. Concentrez-vous sur trois aspects :
Comparaison de l'impact des matériaux
| Type de matériau | Tangente de perte | Gain d'efficacité | Coût | |---------------|--------------|----------------|------|
| FR4 standard | 0,02 | Bas | $ |
| Rogers RO4003 | 0,0027 | 35 % plus élevé | $$$ |
| À base de PTFE | 0,001 | Meilleur | $$$$ |
Les laminés Rogers réduisent les pertes thermiques. Cela augmente le gain de 1 à 3 dB dans les antennes à aileron de requin. Le PTFE est adapté aux applications radar, mais coûte plus cher. J'utilise le FR4 pour les prototypes, mais je suis passé au Rogers pour la production. Un εr constant évite la dérive de fréquence. Adaptez le poids du cuivre (28 g et plus) pour réduire les pertes ohmiques.
Votre antenne PCB peut-elle résister à la production de masse ?
Vous constatez des défaillances d'antenne après une mise à l'échelle ? Les petits défauts font boule de neige en volume. Concevez pour la résilience de la fabrication.
Évitez le désaccord du monopôle par lots. Définissez des tolérances de ±0,1 mm, automatisez les tests d'impédance et simulez les pires scénarios en pré-production.
Testez votre antenne en production
Les variations de processus peuvent perturber les conceptions. Relevez trois défis :
Tableau d'atténuation des risques
| Risque de défaillance | Cause | Prévention |
|---|---|---|
| Décalage d'impédance | Erreurs de gravure | Inspection optique 100 % automatisée (AOI) |
| Dérive de résonance | Variation εr du substrat | Test de cohérence des lots |
| Dommages de soudure | Contrainte thermique | Profilage de refusion à moins de 240 °C |
Testez 20 % d'échantillons en plus que les circuits imprimés standard. Les antennes en aileron de requin nécessitent une analyse des contraintes dans les coins. J'ajoute des zones d'exclusion près des coudes. Collaborez avec les fabricants dès le début pour les revues de conception.
Conclusion
Choisissez judicieusement les types d'antennes PCB, comme les antennes monopôles ou les antennes à aileron de requin. Optimisez les dimensions, les matériaux et les contrôles de tolérance pour des performances fiables.
