Leur mat\u00e9riau FR4 2 couches a les caract\u00e9ristiques suivantes :<\/p>\n\n\n
![\"\"](\"http:\/\/leblogs.cluster029.hosting.ovh.net\/wp-content\/uploads\/2022\/06\/2-layer-stackup.jpg?w=647\")
<\/figure>\n<\/div>\n\n\n1. Calcul des dimensions<\/h2>\n\n\n\n
On peut retrouver les formules de calcul d’une antenne patch rectangulaire dans le livre \u00ab\u00a0Antenna Theory: Analysis and Design 3rd Edition\u00a0\u00bb de Constantine A. Balanis \u00e0 la page 817. Le site dispose aussi d’un calculateur de ligne microstrip :<\/p>\n\n\n On prendra donc w=2.8 mm pour la largeur de ligne. On cr\u00e9\u00e9 tout d’abord un mod\u00e8le g\u00e9om\u00e9trique avec FreeCAD (cf 3)<\/a>. Avec le logiciel CAPITOLE-RF (cf 4)<\/a>, on calcule le S11 entre 2.3 et 2.6Ghz et aussi le diagramme de rayonnement.<\/p>\n\n\n Le mod\u00e8le sans inset-fed n’est pas du tout adapt\u00e9. Il n’y a pas de r\u00e9sonance et le S11 ne descend pas au dessous de -3dB ce qui n’est pas bon. Pour le mod\u00e8le avec inset-fed, on peut observer une r\u00e9sonance mais avec un d\u00e9calage d’environ 20 MHz par rapport \u00e0 la fr\u00e9quence centrale utilis\u00e9e pour les calculs analytiques.<\/p>\n\n\n\n On peut constater que la forme du diagramme de rayonnement est typique d’une antenne patch avec une directivit\u00e9 de 6.9 dBi.<\/p>\n\n\n\n Pour faire r\u00e9aliser un PCB, il faut d’abord r\u00e9aliser un fichier de fabrication. Le format le plus connu est le Gerber. Pour cela on va utiliser le logiciel gratuit EasyEDA (cf 5)<\/a>. Ensuite, on g\u00e9n\u00e8re le fichier Gerber, puis on commande la fabrication sur JLCPCB (cf 1)<\/a> directement depuis le logiciel. On r\u00e9alise une mesure du S11 de l’antenne patch inset-fed \u00e0 l’aide d’un analyseur de r\u00e9seau vectoriel (VNA). La calibration est faite en bout de c\u00e2ble coaxial avec un kit de calibration SMA. La mesure va inclure donc le connecteur et la ligne microstrip. Cela n’est pas g\u00eanant pour une mesure rapide mais pourrait \u00eatre am\u00e9lior\u00e9 par la suite pour \u00eatre plus pr\u00e9cis.<\/p>\n\n\n On constate un d\u00e9calage des fr\u00e9quences de r\u00e9sonance des 2 courbes. Nous avons pu voir dans cet article comment r\u00e9aliser une antenne Patch rectangulaire. Nous avons pu constater que l’antenne r\u00e9alis\u00e9e ne fonctionne pas \u00e0 la bonne fr\u00e9quence. Dans une seconde partie, nous verrons comment estimer la valeur de constante di\u00e9lectrique et ajuster notre design.<\/p>\n\n\n\n L’objectif est de r\u00e9aliser une antenne patch rectangulaire pour la bande de fr\u00e9quence 2.4 GHz sur un PCB FR4.La bande de fr\u00e9quence 2.4 GHz est utilis\u00e9e par le WiFi, Le Bluetooth et d’autres protocoles. La fr\u00e9quence va de 2400 \u00e0 2484 MHz avec la fr\u00e9quence centrale \u00e0 2442 MHz. 1. Choix du PCB Par simplicit\u00e9, … Continuer la lecture de Antenne Patch 2.4GHz (de la simulation \u00e0 la r\u00e9alisation) Part 1<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":492,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[5,6],"tags":[],"class_list":["post-491","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-mesure","category-simulation"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/491","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=491"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/491\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":566,"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/491\/revisions\/566"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/492"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=491"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=491"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/leblogrf.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=491"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
Avec une constante di\u00e9lectrique de 4.5, une hauteur de substrat de 1.5 mm, et une fr\u00e9quence de 2.442 GHz on trouve les valeurs suivantes :
W=37 mm
L=28.6 mm
Ces valeurs correspondent \u00e0 celles fournies par le \u00ab\u00a0Microstrip Patch Antenna Calculator\u00a0\u00bb du site Em-talk (cf 2)<\/a><\/p>\n\n\n![\"\"](\"http:\/\/leblogs.cluster029.hosting.ovh.net\/wp-content\/uploads\/2022\/06\/em-talk1.png?w=605\")
<\/figure>\n<\/div>\n\n\n![\"\"](\"http:\/\/leblogs.cluster029.hosting.ovh.net\/wp-content\/uploads\/2022\/06\/em-talk2.png?w=605\")
<\/figure>\n<\/div>\n\n\n
Pour la longueur de \u00ab\u00a0inset_fed\u00a0\u00bb d’apr\u00e8s les \u00e9quations du livre, on trouve 10mm.
Les largeurs des \u00ab\u00a0slots\u00a0\u00bb de part et d’autre de l’inset_fed sont choisies de 1.4 mm.
Pour les dimensions du PCB on prend le double des dimensions du patch, soit :
Ws=74 mm
Ls=57mm<\/p>\n\n\n\n3. Simulation avec CAPITOLE-RF<\/h2>\n\n\n\n
On va concevoir 2 mod\u00e8les, l’un avec \u00ab\u00a0Inset-fed\u00a0\u00bb et l’autre sans, pour voir la diff\u00e9rence.<\/p>\n\n\n![\"\"](\"http:\/\/leblogs.cluster029.hosting.ovh.net\/wp-content\/uploads\/2022\/07\/patchsimunoinset.png?w=907\")
![\"\"](\"http:\/\/leblogs.cluster029.hosting.ovh.net\/wp-content\/uploads\/2022\/07\/patchsimuinset.png?w=1007\")
![\"\"](\"http:\/\/leblogs.cluster029.hosting.ovh.net\/wp-content\/uploads\/2022\/07\/patchsimurun1.png?w=1024\")
<\/figure>\n<\/div>\n\n\n![\"\"](\"http:\/\/leblogs.cluster029.hosting.ovh.net\/wp-content\/uploads\/2022\/07\/patchsimuinsetdiagramme.png?w=1024\")
4. R\u00e9alisation du PCB avec EasyEDA<\/h2>\n\n\n\n
J’ai rajout\u00e9 un connecteur SMA (mod\u00e8le HJ-SMA023) pour faciliter la mesure.<\/p>\n\n\n![\"\"](\"http:\/\/leblogs.cluster029.hosting.ovh.net\/wp-content\/uploads\/2022\/07\/easyeda_1.png?w=1024\")
<\/figure>\n<\/div>\n\n\n
Quelques semaines plus tard (en fonction du mode de livraison) on re\u00e7oit les cartes.<\/p>\n\n\n![\"\"](\"http:\/\/leblogs.cluster029.hosting.ovh.net\/wp-content\/uploads\/2022\/07\/2022-06-04_17-28-44_111.jpg?w=1024\")
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5. Mesure du S11 avec un VNA<\/h2>\n\n\n\n
![\"\"](\"http:\/\/leblogs.cluster029.hosting.ovh.net\/wp-content\/uploads\/2022\/07\/compraisonsimumesureinsetfedrun1.png?w=1024\")
Nous supposons ici que ce d\u00e9calage est d\u00fb \u00e0 la valeur de constante di\u00e9lectrique du PCB qui a \u00e9t\u00e9 pris pour la simulation. En effet, le fabricant donne une valeur de 4.5, mais par exp\u00e9rience, cette valeur peut ne pas \u00eatre pr\u00e9cise. De plus on ne conna\u00eet pas le tan \u03b4 qui repr\u00e9sente les pertes.<\/p>\n\n\n\n6. Conclusion<\/h2>\n\n\n\n
Liens vers les sites cit\u00e9s en r\u00e9f\u00e9rence dans cet article :<\/h4>\n\n\n\n
https:\/\/jlcpcb.com\/<\/a><\/li>
http:\/\/www.emtalk.com<\/a><\/li>
https:\/\/www.freecadweb.org\/<\/a><\/li>
https:\/\/simulation-software.nexiogroup.com\/<\/a><\/li>
https:\/\/easyeda.com\/<\/a><\/li><\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"