Circuit imprimé d'antenne

Un circuit imprimé d'antenne est un circuit imprimé spécialement conçu pour le rayonnement, la réception et la transmission de signaux RF, ou pour l'intégration de modules d'antenne. Contrairement aux circuits imprimés de signaux standard, les circuits imprimés d'antenne nécessitent un contrôle rigoureux de la constante diélectrique (Dk), de la géométrie des motifs de feuille de cuivre et de la finition de surface afin de garantir un diagramme de rayonnement et une fréquence de résonance constants. Même un écart de ±0,1 de la valeur de Dk peut entraîner une dérive de fréquence mesurable dans les conceptions d’antennes à patch. Parmi les types courants de circuits imprimés d’antenne, on trouve les antennes à patch, les antennes à fente, les antennes dipôles, les réseaux MIMO et les modules à réseau phasé, largement utilisés dans le Wi-Fi, la 5G, le GPS, les radars et les communications par satellite.

Les circuits imprimés d'antenne fonctionnent dans une gamme de fréquences allant des basses fréquences (inférieures à 1 GHz) aux ondes millimétriques (supérieures à 30 GHz). Parmi les applications courantes, on peut citer la RFID (125 kHz - 2,45 GHz), les bandes ISM (433 MHz, 868 MHz, 915 MHz), le Wi-Fi (2,4 GHz, 5 GHz), les réseaux cellulaires (700 MHz à 6 GHz), le GPS (1,575 GHz) et la 5G à ondes millimétriques (24 à 39 GHz).

Le gain d'une antenne sur circuit imprimé varie en fonction de son type et de sa conception. Les antennes de type « patch » atteignent généralement un gain de 3 à 9 dBi, les antennes monopôles environ 2 à 3 dBi, les modèles IFA environ 2 à 5 dBi, tandis que les configurations en réseau peuvent atteindre des gains plus élevés, pouvant aller jusqu'à 15 dBi, voire plus. Le gain réel dépend des caractéristiques du substrat, de la taille de l'antenne et de la configuration du plan de masse.

Les matériaux présentant une constante diélectrique et une tangente de perte plus faibles réduisent les pertes de signal, offrant ainsi de meilleures performances RF. Parmi les matériaux couramment utilisés pour améliorer les performances RF, on peut citer le Rogers, le Téflon et le FR4.

L'impédance de la piste d'antenne est de 50 ohms, et les autres composants RF du circuit (tels que les modules radio) doivent également être réglés sur 50 ohms. Les lignes de transmission qui acheminent l'énergie RF vers et depuis l'antenne constituent un facteur déterminant pour les performances sans fil.

Tous les projets de circuits imprimés d'antennes font l'objet d'une étude technique avant la production. Nous vérifions si les matériaux sont adaptés à la fréquence de fonctionnement, la structure d'empilement, l'épaisseur de la couche diélectrique entre la couche d'antenne et la couche de masse, l'épaisseur de la couche de cuivre, la conception de l'impédance, le calcul de la largeur des pistes et la faisabilité de la production. Pour les circuits imprimés d'antennes multicouches utilisant une structure hybride, nous vérifions également la compatibilité des matériaux et l'ordre de stratification. Lorsque vous demandez une révision, veuillez fournir les fichiers Gerber, un schéma de structure, la fréquence de fonctionnement et les exigences en matière d'impédance.

La largeur minimale des pistes et l'espacement minimal pour les produits avancés sont de 2,5 mil/3 mil, et pour les produits standard, de 3 mil/4 mil. La tolérance de largeur des pistes est de ±0,01 mm. Pour la conception de circuits imprimés d'antennes, la largeur d'alimentation est calculée en fonction de la constante diélectrique (Dk) du substrat, de l'épaisseur diélectrique et de l'impédance cible. Nous pouvons vérifier vos calculs de largeur de piste lors de la phase de revue technique préalable à la production afin de garantir que la carte finale fabriquée corresponde à votre conception d'impédance.

La fréquence de résonance de l'antenne dépend directement de la longueur électrique de l'élément d'antenne, qui dépend elle-même de la constante diélectrique (Dk) du substrat. Si la constante diélectrique du substrat varie d'un lot à l'autre, voire entre différents lots, la fréquence de résonance de l'antenne se décalera et le diagramme de rayonnement se dégradera. Pour une antenne patch de 5 GHz, une variation de la constante diélectrique de ±0,1 mm peut entraîner un décalage de fréquence d’environ 100 à 150 MHz, ce qui est suffisant pour que l’antenne dépasse la bande de fréquences prévue. Pour les projets de circuits imprimés d’antennes nécessitant une grande précision en matière de fréquence, nous utilisons des matériaux présentant des tolérances strictes en matière de constante diélectrique, tels que le Taconic TLY-5 (constante diélectrique 2,22 ± 0,02) et le Rogers RO4350B (constante diélectrique 3,48 ± 0,05).

Veuillez préparer les informations suivantes : fichier Gerber (format ZIP), spécifications des matériaux (par exemple, Rogers RO4350B 0,508 mm), structure d'empilement du circuit imprimé, épaisseur de la carte, épaisseur de la feuille de cuivre, traitement de surface, quantité, fréquence de fonctionnement et exigences en matière d'impédance. Pour les circuits imprimés d'antenne, veuillez également indiquer l'épaisseur de la couche diélectrique située entre la couche d'antenne et la couche de masse, car celle-ci influe directement sur l'impédance et la fréquence de résonance de l'antenne. Après le premier contact, vous pourrez envoyer le fichier Gerber via WhatsApp ou par e-mail.