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Antenne à puce et antenne à circuit imprimé : Un guide comparatif

Antenne à puce et antenne à circuit imprimé-Il est important de comprendre la comparaison entre l’antenne Chip et l’antenne PCB pour choisir les antennes pour vos conceptions embarquées. Votre appareil électronique a besoin d’une antenne pour se connecter par radiofréquence (RF). Les exemples typiques de dispositifs RF dans le monde de la fabrication électronique sont les talkies-walkies, les gadgets équipés de Bluetooth et les communications par satellite. Les antennes sont le principal ingrédient des gadgets RF et peuvent influencer considérablement leurs performances. De superbes performances, une réduction de la taille et un faible coût sont les principales exigences des applications RF modernes.  

En ce qui concerne la comparaison entre l’antenne à puce et l’antenne PCB, il est utile d’envisager une antenne à trace PCB pour minimiser le coût total du dispositif. D’autre part, les antennes à puce en céramique offrent des performances générales efficaces en matière de miniaturisation et de performances. Cet article approfondit le débat sur les antennes à puce et les antennes PCB. Il aborde les avantages et les inconvénients de chacune d’entre elles et les exigences de conception que vous devez prendre en compte pour choisir la bonne antenne à utiliser dans votre conception. 

1. Qu’est-ce qu’une antenne à puce en céramique ? 

Antenne à puce et antenne à circuit imprimé 1

Lorsque vous comparez une antenne à puce et une antenne PCB, vous devriez reconnaître les antennes à puce en céramique car elles nécessitent moins d’espace. En outre, vous pouvez facilement les inclure dans les circuits imprimés pour générer des fréquences électromagnétiques à haute fréquence. Néanmoins, elles ont une portée RF limitée, ce qui les rend idéales pour les petits gadgets, comme les routeurs Wi-Fi et les smartphones.En général, les antennes à puce produisent et reçoivent des radiofréquences comme les autres antennes. C’est seulement qu’elles sont plus petites en taille par rapport aux antennes PCB. Cependant, ce sont leurs petites tailles qui vous permettront de les monter efficacement à l’intérieur des produits électroniques. En outre, elles constituent une alternative moins coûteuse lorsque vous ne voulez pas sacrifier la qualité du produit.   

2. Qu’est-ce qu’une antenne à tracé de circuit imprimé ? 

Une antenne de traçage de circuit imprimé consiste en un tracé dessiné directement sur un circuit imprimé. Il est essentiel de comprendre que le type d’antenne et l’espace requis déterminent le type de trace. Les pistes de circuit imprimé que vous pouvez utiliser comprennent les pistes en forme de F inversé, les pistes droites, courbes, sinueuses et circulaires.   

En général, l’antenne d’un circuit imprimé sert de méthode de communication sans fil. En outre, lors de la fabrication du circuit imprimé, vous devez laminer votre trace sur la surface de la carte. Mais parfois, les traces de PCB couvrent plusieurs couches, notamment dans les PCB multicouches.

3. Antenne à puce en céramique et antenne de circuit imprimé : Avantages et inconvénients

3.1 Antenne à puce en céramique

Pour 

Dans le débat entre l’antenne à puce et l’antenne PCB, il est indéniable que l’utilisation d’une antenne à puce en céramique présente de nombreux avantages. Plus précisément, elle élimine la nécessité de produire des prototypes et des logiciels de simulation coûteux. La capacité de réglage du réseau de l’antenne et l’absence de propriétés physiques garantissent les avantages ci-dessus. Les antennes Ceramic Chip offrent d’autres avantages :

Elles se présentent sous forme de pièces séparées.

Vous pouvez facilement obtenir de petites tailles et de nombreuses configurations pour différentes conceptions.  

La proximité d’autres pièces ne crée pas d’effets indésirables comme c’est le cas pour les antennes à tracé de circuit imprimé. 

Les facteurs environnementaux et humains ont un impact négligeable sur les antennes à puce par rapport aux antennes de traçage. 

Elles offrent des alternatives flexibles de réglage et de test. 

Vous pouvez facilement introduire des modifications de conception.

Inconvénients

Comme toute chose dans ce monde, les antennes en céramique ont aussi leur côté sombre. Vous trouverez ci-dessous les inconvénients des PCB en céramique : 

Les coûts initiaux de l’antenne et de la logistique peuvent être plus élevés que ceux d’une antenne PCB Trace. 

Vous devez avoir quelques connaissances en RF pour une mise en œuvre optimale. 

Ses performances sont inférieures à celles d’une antenne à tracé. 

3.2 Antenne de traçage de PCB

Pour

Les partisans du débat entre l’antenne Chip et l’antenne PCB soutiennent qu’une antenne trace est difficile à appliquer, à créer et à régler. Ceci est particulièrement vrai dans le cadre d’une opération cohérente et de petite taille. De plus, comme pour une antenne filaire, les fréquences de la bande passante finale déterminent la taille d’une antenne à tracé. Voici les principaux avantages d’une antenne de traçage pour PCB.

Les coûts de production sont faibles puisque vous intégrez la trace dans le processus de fabrication de votre carte. 

Une antenne à tracé peut s’adapter à une large bande passante lorsqu’elle est réglée au maximum. 

La structure de la trace PCB est simple, et puisque vous placez l’antenne sur la surface, le profil de la structure est relativement mince. 

Elle offre de meilleures capacités de résistance et une meilleure fiabilité du réseau. 

Vous pouvez facilement l’insérer dans votre PCB pendant la production.

Inconvénients

Voici les inconvénients d’une antenne Trace :

Elle est difficile à créer, principalement à des fréquences minimales. 

Une antenne de traçage est très sensible aux modifications du circuit imprimé et doit être réglée après chaque modification ou reproduction. 

Elle exige beaucoup d’espace, surtout pour les fréquences minimales. 

Le besoin d’un plus grand espace sur la carte augmente les coûts de conception. 

Ils sont sensibles aux facteurs humains et environnementaux.

4. Antenne à puce et antenne de circuit imprimé : Conseils pour la conception d’antennes embarquées

Les antennes sont des composants essentiels des systèmes sans fil. Cependant, la plupart des concepteurs les considèrent souvent comme une réflexion après coup. En planifiant la conception de votre antenne dès le début de votre processus de fabrication, vous tirerez parti des performances du produit. En outre, cela permettra également d’éviter les retards et les reproductions dans les phases ultérieures. Vous trouverez ci-dessous quelques conseils essentiels pour vous aider à préparer la conception d’une antenne intégrée. 

4.1 Matériaux 

Que vous découpiez la structure de l’antenne sur une carte, du plastique ou du métal estampé, assurez-vous que ces matériaux ont des propriétés diélectriques stables. Les matériaux des cartes FR4 diélectriques à bas prix diffèrent considérablement d’un fournisseur à l’autre. C’est pourquoi vous devez spécifier les matériaux de vos cartes dès le début. 

4.2 Suggestions en matière de physique

Pour assurer à votre appareil électronique des performances élevées, vous devez disposer d’un système d’antenne efficace. En outre, vous devez prévoir un espace suffisant pour le système d’antenne. Par conséquent, veuillez participer aux étapes initiales du cycle de production de votre gadget. Cela vous permettra de discuter et de vous mettre d’accord sur les choix de conception. Vous aurez également l’occasion de vous débarrasser de tout compromis potentiel.  

 4.3 Emplacement du produit 

Lorsque vous placez une antenne aux extrémités de votre produit, elle devient sensible aux conditions environnementales immédiates. Par conséquent, vous devez tenir compte de l’utilisation que vous comptez faire de votre produit et de l’endroit où vous comptez le placer. Par exemple, vous devez vous assurer que votre antenne n’est pas couverte par les mains de l’utilisateur final lorsqu’elle est tenue naturellement pour un gadget tenu à la main. Pour les appareils à fixer au mur, demandez-vous si les consommateurs les fixeront sur des parties métalliques. En effet, les surfaces métalliques affectent considérablement les performances du produit. 

4.4 Boîtiers et revêtements

Ne recouvrez pas votre antenne d’un boîtier métallique ou n’utilisez pas de revêtement métallique pour obtenir des performances d’antenne élevées. En outre, contactez vos collègues mécaniciens et ID dans votre entreprise pour vous assurer que la région entourant votre antenne est exempte de tout matériau potentiellement perturbateur. 

4.5 Structures internes

L’emplacement des assemblages métalliques internes par rapport à l’antenne influence également les performances du produit. Par exemple, dans les gadgets portables, la batterie est le principal composant de l’assemblage général. Par conséquent, vous devez définir son emplacement et sa fonction dans la conception de votre antenne. 

4.6 Poids de l’antenne 

Lorsque vous parlez d’une antenne intégrée, vous faites référence à un composant physique. Par exemple, la partie sculptée du PCB ou la section en plastique du boîtier métallisé. Mais dans la plupart des cas, cela forme une seule partie du système d’antenne. La masse principale du système est constituée de la moitié restante. Comme il s’agit généralement de la masse principale de la carte, vous devez assurer un poids suffisant pour permettre à l’antenne de vibrer de manière appropriée.

4.7 Sensibilités des circuits EMI/RFI

Les systèmes sans fil comprennent des émetteurs et des récepteurs. L’émetteur peut interférer avec le circuit adjacent. Cela rend le récepteur vulnérable aux interférences des circuits locaux. Par conséquent, vous devez positionner votre antenne par rapport aux circuits sensibles pour obtenir des performances élevées des produits sans fil.

5. Antenne à puce vs. antenne PCB : Défis liés au désaccord de la fréquence de l’antenne pendant les tests

Puisque la disposition de la carte a un impact significatif sur les performances de l’antenne, vous devez la régler pour obtenir des performances maximales du système. Il est essentiel de réaliser qu’une adaptation appropriée de la résistance électrique produit une transmission de fréquence totale dans la bande appropriée. 

Avec les antennes à tracé, étant donné que la conception de l’antenne est inclinée vers la conception générale de la carte, il vous est difficile d’effectuer le réglage et d’établir des performances maximales. En outre, la permittivité minimale du panneau diélectrique rend l’antenne trop vulnérable aux modifications de conception et aux variations de tolérance. Dans de tels cas, vous devez re-spinner votre PCB pour atteindre une performance maximale de l’antenne. 

Avec les antennes en céramique, vous pouvez varier les aspects de l’adaptation pour tenir compte du désaccord intégré. La plupart des ingénieurs préfèrent la méthode de type Π car elle offre la meilleure flexibilité en ce qui concerne le réglage de la largeur de bande de travail.

Lors de la conception de votre réseau d’adaptation préféré, vous pouvez utiliser un analyseur de réseau vectoriel (VNA) pour examiner votre circuit de test PCB. En outre, le VNA vous aidera à établir la résistance d’entrée de l’antenne. Vous pouvez trouver le paramètre S, la bande VSWR, pour obtenir l’efficacité de votre antenne céramique sur PCB.  

WellPCB fournit des services d’optimisation des antennes Ceramic. Notre personnel RF ajustera le réseau d’adaptation à votre résistance préférée en utilisant une technologie de pointe pour une performance maximale. Il est important de noter que l’adaptation améliore l’efficacité de l’antenne pour la bande passante sélectionnée dans l’environnement de travail du produit. Notre personnel évalue également les plans de conception pour une utilisation appropriée de l’espace sur le PCB.       

Réflexions finales sur la comparaison entre les antennes à puce et les antennes de PCB 

En ce qui concerne la comparaison entre les antennes à puce et les antennes à circuit imprimé, une antenne à puce subit moins de désaccord dû à des facteurs humains et environnementaux qu’une antenne à circuit imprimé. Les antennes à puce offrent une meilleure distance d’antenne à antenne dans les dispositifs multi-radio et surpassent les antennes PCB lorsqu’il s’agit de choisir le type d’antenne optimal et de le mettre en œuvre en conséquence.  

Vous devriez tester les performances de votre antenne dans le produit final, entièrement pratique, en utilisant des mesures OTA. Avec les antennes PCB, les échecs d’évaluation sont coûteux et difficiles à résoudre et nécessitent de nombreuses itérations de la carte. N’oubliez pas que l’antenne Chip est une pièce séparée ; vous pouvez donc l’améliorer facilement et rapidement. Vous pouvez faire tourner le réglage et tester les performances du système en modifiant uniquement la partie antenne. Nous espérons que ce guide comparatif des antennes Chip et PCB vous aidera à choisir la bonne antenne pour vos conceptions embarquées.    

Hommer Zhao
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