Conception d'antennes pour les balises IoT satellitaires
Concevoir, intégrer et optimiser des antennes miniaturisées pour des balises et objets connectés compacts.
Spiralec accompagne la conception et l’intégration d’antennes miniaturisées pour les balises et objets connectés, notamment pour les communications satellitaires Kinéis autour de 400 MHz.
1. Étudier l’intégration de l’antenne au début du projet
Dans une balise compacte, les choix d’architecture du produit et de l’antenne sont étroitement liés. La topologie et le positionnement de l’antenne doivent être définis en tenant compte du volume disponible, du PCB, de la batterie, de la mécanique et des conditions d’utilisation de la balise.
Mener l’étude antennaire en parallèle de la définition de l’architecture de la balise permet d’optimiser l’agencement des différents éléments et peut rendre possibles des solutions antennaires significativement plus performantes.
Lors de cette phase, la méthodologie de Spiralec consiste à réaliser rapidement des cartes d’évaluation de différentes solutions antennaires afin de comparer leurs performances RF et leur compatibilité avec les contraintes mécaniques de la balise. La solution la plus adaptée peut ainsi être retenue suffisamment tôt pour figer le volume nécessaire à l’antenne et poursuivre la conception mécanique et électronique de la balise.
2. Les défis des antennes miniaturisées
La miniaturisation de l’élément rayonnant réduit nécessairement le rendement et la bande passante. Dans le cas d’antennes miniaturisées intégrées dans des balises, d’autres difficultés viennent s’ajouter à ce phénomène.
Tout d’abord, lorsque les dimensions du plan de masse deviennent faibles par rapport au quart de la longueur d’onde, les courants RF peuvent se propager sur les câbles connectés au circuit imprimé. Ceux-ci participent alors au comportement de l’antenne et peuvent en modifier fortement les performances. Ce phénomène peut également affecter la répétabilité des performances RF lors de l’assemblage des balises.
Un autre enjeu consiste à exploiter au mieux le volume disponible dans la balise afin d’optimiser le rendement de l’antenne. La conception doit toutefois rester compatible avec les contraintes mécaniques du produit et aboutir à une solution antennaire facilement intégrable et industrialisable.
Enfin, les conditions d’installation de la balise doivent être prises en compte, notamment lorsqu’elle est destinée à être montée sur un support métallique ou portée sur le corps humain. Selon la topologie et la position de l’antenne, cet environnement peut profondément modifier son comportement et fortement dégrader ses performances de rayonnement. Cette contrainte est particulièrement importante pour les antennes fortement miniaturisées autour de 400 MHz.
3. Caractériser et optimiser des antennes miniaturisées
Pour les antennes fortement miniaturisées, le câble coaxial de mesure peut participer au rayonnement et conduire à surestimer les performances réelles de l’antenne.
Spiralec a développé des méthodes de caractérisation adaptées à ces antennes, permettant de caractériser rapidement différentes solutions antennaires sur des cartes d’évaluation, sans avoir à intégrer le module radio sur le circuit imprimé.
L’adaptation et les performances de rayonnement sont ensuite vérifiées et optimisées sur la balise dans sa configuration finale, afin de prendre en compte l’influence de son environnement réel.
4. Spiralec au sein de votre équipe projet
Spiralec peut prendre en charge l’ensemble du développement antennaire, depuis les premières études jusqu’à la caractérisation et l’optimisation sur la balise finale.
Spiralec s’intègre à votre équipe projet et travaille avec les différents acteurs du développement de la balise.
Spiralec peut aussi intervenir sur un développement déjà engagé, pour analyser une problématique de performances antennaires et définir les actions correctives adaptées.