Perdu dans la mesure de l'impédance d'une antenne

[sebmatrix]

Bonjour à tous,

Suite à l'acquisition d'un VNA (miniVNA tiny pour être plus précis), je me bats depuis plusieurs jours pour comprendre comme adapter mon antenne + le ground du PCB pour avoir une impédance de 50 Ohms.

Ma carte PCB fait en gros 10cm x 10cm qui fait le ground. Un connecteur SMA sort d'un des côtés pour pouvoir connecter l'antenne.

Au début, j'ai connecté le VNA via un petit câble blindé à l'endroit où sera connecté la puce radio, mais les résultat changé constamment.

J'ai ensuite opté pour un connecteur SMA soudé directement à l'endroit où sera la puce radio et les résultats sont maintenant plus constants.

Après cela, j'ai mesuré les caractéristiques du PCB + l'antenne branché dessus.

J'ai trouvé pour Rs 58,1 ohms et Xs -22,1 ohms.

Après avoir utilisé un des nombreux sites qui calcule les valeurs du condensateur et de l'inducteur, j'ai soudé cela (en L ) comme préconisé.

Malheureusement, après soudage, le résultat n'est pas du tout celui espéré. J'obtiens, en gros, 25 ohms pour Rs ( au lieu de 50 attendu ) et 1 ohm pour Xs ( là, c'est pratiquement parfait ).

Je me suis trompé quelque part, mais je n'arrive pas à savoir où.

Les pros de la radio, quelles seraient vos conseils ?

En vous remerciant d'avance de votre aide.
-----

[f6bes]

Bjr à toi,
Tu utilises quelle antenne sur quelle fréquence ?
Déjà si tu oublies ces "détails "..c'est génant !
Fais VOIR l'intégtralité de ton montage et indique nous sur quelle fréquence il fonctionne .

Un ground plat perpandiculaire à l'antenne ne donne pas...50ohms ( mais faut voir le tout)
le mini VNA:
https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j...fMa2bZJcmIwtgA
Bonne journée

[sebmatrix]

Bjr à toi,
Tu utilises quelle antenne sur quelle fréquence ?
Déjà si tu oublies ces "détails "..c'est génant !
Fais VOIR l'intégtralité de ton montage et indique nous sur quelle fréquence il fonctionne .

Un ground plat perpandiculaire à l'antenne ne donne pas...50ohms ( mais faut voir le tout)
le mini VNA:
https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j...fMa2bZJcmIwtgA
Bonne journée

Je suis à 864 Mhz. Voici 2 photos du montage ( L'avant du PCB et l'arrière avec le VNA connecté à la position où les ondes partiront de la puce Radio ).

devant.jpgdos.jpg

En te remerciant de l'aide apportée.

Cordialement.

[f6bes]

Remoi,
Dans cette configuration tu ne trouveras pas 50ohms...mais un peu n'importe quoi.
Pour c ommecer ton plan "ground" DOIT etre PERPANDICULAIRE à l'antenne.
Là il ne l'est pas , c'est le poins qu'on puisse dire.
Avec un plan "ground" PERPANDICULAIRE À L'ANTENNE on obtiens peu ou prou une
impédance de ..36 ohms SI l'antenne est une 1/4 d'onde.
Pour se rapprocher de 50 ohms faudrait quie ton ground soit une sorte de cone (ou pyramide)
dont l'antenne serait pacée au sommet.
Ce n'est pas non plus le cas.
D'autre part je vois mal comment le VNA est inséré entre le "module" (plaquette) ET l'antenne.
Autant que je m'en souvienne uj VNA comporte une entrée (plaquette) et une sortie ( antenne).
C'est pas évident à voir sur ta photo.
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[sebmatrix]

Remoi,
Dans cette configuration tu ne trouveras pas 50ohms...mais un peu n'importe quoi.
Pour c ommecer ton plan "ground" DOIT etre PERPANDICULAIRE à l'antenne.
Là il ne l'est pas , c'est le poins qu'on puisse dire.
Avec un plan "ground" PERPANDICULAIRE À L'ANTENNE on obtiens peu ou prou une
impédance de ..36 ohms SI l'antenne est une 1/4 d'onde.
Pour se rapprocher de 50 ohms faudrait quie ton ground soit une sorte de cone (ou pyramide)
dont l'antenne serait pacée au sommet.
Ce n'est pas non plus le cas.
D'autre part je vois mal comment le VNA est inséré entre le "module" (plaquette) ET l'antenne.
Autant que je m'en souvienne uj VNA comporte une entrée (plaquette) et une sortie ( antenne).
C'est pas évident à voir sur ta photo.
Bonne journée

J'ai percé au niveau de la patte de sortie d'antenne de la puce radio (non présente).

Voici 2 photos (devant et dos de la carte) :

zoom_devant.jpg
zoom_dos.jpg
Les ronds rouge correspondent aux pattes soudé au ground de la carte. Le round jaune correspond à la patte centrale soudée à la piste, elle jaune, partant vers le connecteur SMA.

Ok, l'antenne est mal positionné. Malheureusement, je ne pourrais pas déplacer celle-ci (vue que le boitier ira sur un mur, la sortie d'antenne ne peut être au centre).

Par contre, tu indiques que j'aurais des valeurs "un peu n'importe quoi", c'est possible, mais elles varient très peu quelques soient la position pour l'instant.

L'antenne actuellement utilisé est un dipôle 1/4 d'ondes ou 1/8 d'ondes par extrémité. Normalement, je n'avais pas besoin de ground sur la carte, mais comme il existe toujours un ground sur une carte PCB, l'exercice actuel reste toujours d'actualité.

Je prends notes de tes remarques pour la prochaine conception.

Donc pour toi, la position de la sortie d'antenne est la résultante d'un impédance de 25 au lieu de 50 ohms ?

Cordialement.

[gwgidaz]

Bonjour

"Après avoir utilisé un des nombreux sites qui calcule les valeurs du condensateur et de l'inducteur, j'ai soudé cela (en L ) comme préconisé."

c'est quoi, ce "L" ?? l'adaptation de l'antenne ?

Il est normal que ton impédance d'antenne soit instable. Déjà, comme te l'a dit F-bes, tu trouveras plutôt moins de 50 ohms car le PCB est à 90 °. Mais pour un appareil portable, un TOS de 1,5 , ce n'est pas si mal que ça....

Mais aussi, il ne faut pas oublier que le ground de l'antenne est aussi important que le brin quart d'onde, car il fait partie de l'antenne, et il peut influencer fortement l'impédance.
Alors, question : comment as tu mesuré l'impédance de ton antenne? je suppose que tu as branché un câble qui allait vers tes appareils de mesure....Donc tu as également modifié le ground , car ce câble de mesure s'est inclus dans la masse de l'antenne.
La solution pour faire du bon travail, c'est de neutraliser tout ce qui peut modifier ton ground. Pour cela, il faut empêcher les courants de circuler sur la partie externe des câbles: quand tu branches un câble de mesure sur ton pcb, tu dois enfiler un ( ou plusieurs) petit tube de ferrite de blocage autour du câble , au ras de l'arrivée du câble sur ton pcb. ( on trouve de ces tubes de rejection de mode commun, même pour des diamètres de 2 mm, et pour ces fréquences)

De la même façon, quand tu as relié tes deux modules par un câble, il fallait enfiler un tube de ferrite à l'arrivée du câble sur ton pcb.
Ainsi, l'antenne ne s'aperçoit pas qu'il y a des câbles qui arrivent sur le pcb, et le ground restera le carré de 10x10 cm...
Enfin, le fait de relier par une prise , au plus court, les deux modules, ne change rien au problème. Il eût mieux valu relier les deux modules par un câble de longueur quart d'onde, qui est une façon élégante d'empêcher un courant de gaine entre les deux modules.

Quand tu fais des mesures d'impédance de l'antenne, il existe un moyen simple de voir si tes câbles sont "froids" , c'est à dire n'influencent pas ton antenne: tu serres le câble dans ta main, et tu vérifies , en la faisant glisser le long du câble, que l'impédance ne bouge pas ...ou presque pas.

[f6bes]

Remoi,
Heu ça veut dire quoi...."1/8 d'onde par.extrémité" ??
1/4 d'onde désigne la longueur ( électrique )de l'antenne (par extrémité ne veut rien dire).
Rien ne t'interdit de mettre un bout de coaxail entre la SMA de la carte et la SMA de l'antenne.
Tu as donc une antenne..déportée et dans ces conditions tu PEUX réaliser un plan de masse...idoine !
Que tu ne mettes PAS de plan de masse POUR l'antenne et COMPTER su rla masse du montage pour faire "contrepoid",
c'est possible...mais ton antenne n'a pas , dans ce cas , un plan de masse correct vis à vis de l'impédance que tu recherches.

Bonne journée

[gwgidaz]

Remoi,
Heu ça veut dire quoi...."1/8 d'onde par.extrémité" ??
1/4 d'onde désigne la longueur ( électrique )de l'antenne (par extrémité ne veut rien dire).
Rien ne t'interdit de mettre un bout de coaxail entre la SMA de la carte et la SMA de l'antenne.
Tu as donc une antenne..déportée et dans ces conditions tu PEUX réaliser un plan de masse...idoine !
Que tu ne mettes PAS de plan de masse POUR l'antenne et COMPTER su rla masse du montage pour faire "contrepoid",
c'est possible...mais ton antenne n'a pas , dans ce cas , un plan de masse correct vis à vis de l'impédance que tu recherches.

Bonne journée

Bonjour,

Peut-être que sebmatrix souhaite que son antenne ne soit pas séparée du boîtier, comme pour la plupart des terminaux portatifs...Je le comprends un peu...A mon avis, un carré de 10cm x 10 cm , ce n'est pas si mal que ça pour un plan de sol à 850 MHz . Je connais des concepteurs de téléphones portables qui auraient rêvé d'avoir un ground aussi bon... En effet, 10 cm, c'est un peu moins du quart d'onde, mais avec le facteur de raccourcissement du à sa grande largeur, on ne doit pas tomber bien loin d'un plan de sol très correct....Bien sur, ce sera peut-être plutôt 36 ohms, mais je connais des téléphones portables qui font bien pire.
La difficulté, sera que les courants dans le plan de sol ne perturbent pas la carte, notamment en réception. Il faudra un bon blindage !

[f6bes]

Bsr gwgidaz,
"....((vue que le boitier ira sur un mur, la sortie d'antenne ne peut être au centre). ..."
Il peut toujours faire un déport pour l'antenne ( genre une GP). Le boitier reste plaqué au mur.
http://static.propalia.com/salons/c/...FB.EPS_400.jpg
Mais bref comme on ne sait le but à atteindre de la part de l'objet...suffit que le rayonnement
permettre d'obtenir le résultat souhaité et dans ce cas on ne s'occupe pas de la ..désadaptation !
A moins que ce ne soit qu'un cas...d'école à étudier.
Bonne nuit

[Biname]

Salut,

A ces fréquences (850MHz), la moindre modification dans l'environnement proche de l'antenne modifie de manière très importante l'impédance de l'antenne. Ta main, le tourne-vis, ton corps, les murs, ... rendent la mesure quasi impossible.

Lorsque l'impédance de l'antenne n'est pas parfaitement accordée à celle du coaxial, l'impédance vue à l'entrée du coaxial dépend de la longueur de celui-ci ! Bref, mesurer l'impédance d'une antenne n'est pas simple et nécessite une bonne connaissance de la théorie des lignes de transmission ... un très gros morceau.

Boitier acier, coaxial, endroit dégagé, ... et encore ...

Biname

[gwgidaz]

Bonjour,

bonnes remarques....

@f6bes : à mon avis, le cas d'école le plus intéressant, c'est de savoir comment adapter une antenne sur un boîtier, problème récurrent aujourd'hui, avec le foisonnement des appareils portables. Malheureusement, il reste très peu de laboratoires de conception en France pour ces appareils. Les savoir faire sont partis ailleurs,et c'est pour ça qu'il est intéressant d'en parler...

@biname: en effet, sebmatrix ne nous dit pas comment il a mesuré l'impédance juste à l'endroit du brin rayonnant, sachant que si c'est au bout d'une longueur de câble coaxial, même de quelques cm, l'impédance sera très différente, puisque différente de 50 Ohms. S'il y a 25 ohms en un point , il peut très bien y avoir 100 ohms , 6 cm plus loin....les "pros" ont ce qu'il faut pour retrouver l'impédance qui se trouve au bout du câble...Sinon, il est plus facile de mesurer le réfléchi ou le ROS, plutôt que l'impédance....

[C2H5OH]

Salut,

A ces fréquences (850MHz), la moindre modification dans l'environnement proche de l'antenne modifie de manière très importante l'impédance de l'antenne. Ta main, le tourne-vis, ton corps, les murs, ... rendent la mesure quasi impossible.

Lorsque l'impédance de l'antenne n'est pas parfaitement accordée à celle du coaxial, l'impédance vue à l'entrée du coaxial dépend de la longueur de celui-ci ! Bref, mesurer l'impédance d'une antenne n'est pas simple et nécessite une bonne connaissance de la théorie des lignes de transmission ... un très gros morceau.

Boitier acier, coaxial, endroit dégagé, ... et encore ...

Biname

Bonjour à tous,

Je te trouve quand même un peu pessimiste quand tu dis que l'impédance de l'antenne est fortement influencée par le corps, les murs. Certes, si tu te places à quelques cm, ou vraiment contre un mur, l'impédance bouge beaucoup, mais à cette fréquence, si ton corps ou le mur sont à 30 cm, l'impédance commence à être stable. Par contre, comme la carte sert de plan de sol, le fait de la tenir dans la main va changer cette impédance.
Il y a peut-être d'ailleurs quelques inconvénients à utiliser la carte comme plan de sol, à moins de la blinder.

sebmatrix ne nous a pas dit comment il avait mesuré cette impédance.

[gwgidaz]

Bonjour à tous,

Je te trouve quand même un peu pessimiste quand tu dis que l'impédance de l'antenne est fortement influencée par le corps, les murs. Certes, si tu te places à quelques cm, ou vraiment contre un mur, l'impédance bouge beaucoup, mais à cette fréquence, si ton corps ou le mur sont à 30 cm, l'impédance commence à être stable. Par contre, comme la carte sert de plan de sol, le fait de la tenir dans la main va changer cette impédance.
Il y a peut-être d'ailleurs quelques inconvénients à utiliser la carte comme plan de sol, à moins de la blinder.

sebmatrix ne nous a pas dit comment il avait mesuré cette impédance.

Bonjour,

Quand on utilise une carte non blindée comme plan de sol d'une antenne, on court deux risques :

- en émission, si la puissance dépasse quelques dizaines de mw, il y aura des perturbations sur l'électronique de la carte...Et notamment si celle-ci comporte des amplis analogiques bas niveaux, et si l'émission n'est pas à amplitude constante, alors problèmes garantis.

- en réception, si la carte comporte des circuits numériques un peu rapides, ces derniers présentent un spectre qui va perturber la réception. Ce problème et la hantise des concepteurs de terminaux mobiles...

Pour ces raisons, il est fortement conseillé de blinder la carte qui sert de plan de sol. Notamment, le blindage doit être relié à la masse de l'antenne à sa base.
Bien sur, certaines dimensions de blindages marchent mieux que d'autres en plan de sol. Il est conseillé d'avoir une dimension, mesurée de la base de l'antenne jusqu'à un bord, qui se rapproche du quart d'onde. ...ça se comprend.