Nous avons entrepris de faire correspondre un câble SMA 50 Ω vers une antenne PCB à 2,4 GHz afin que la perte de retour reste inférieure à -15 dB, que le ROS reste inférieur à 1,5 et que l'efficacité de l'antenne reste supérieure à 90 % entre 2,36 et 2,48 GHz.
Nous avons choisi un réseau simple de type L et avons prévu d'ajouter un petit condensateur shunt si nous avions besoin d'une plus grande largeur de bande, et nous avons choisi des inductances et des condensateurs SMD compacts pour que la carte reste petite.
Tout d'abord, nous avons utilisé le logiciel HFSS pour modéliser le système d'alimentation en eau nue. PCB et la ligne microruban 50 Ω sur FR-4 (εᵣ = 4,3, h = 1,6 mm, tan δ = 0,02). Nous avons extrait l'impédance au port d'alimentation sur 2,2-2,6 GHz pour déterminer la correction réactive nécessaire.
Nous avons ensuite choisi un réseau en L et calculé les valeurs de départ à f₀ = 2,42 GHz en utilisant :
Ensuite, nous avons placé des modèles SMD réels pour L et C dans le simulateur et les avons réglés jusqu'à ce que la perte de retour simulée S₁₁ tombe en dessous de -18 dB à 2,42 GHz et reste en dessous de -15 dB à 2,36 et 2,48 GHz.
Ensuite, nous sommes passés à l'agencement du circuit imprimé : nous avons maintenu le réseau d'adaptation à moins de 5 mm de l'alimentation de l'antenne et nous avons utilisé des courbes à 45° dans les traces pour éviter une réactance supplémentaire, et nous avons laissé le plan de masse solide mais nous avons ajouté une petite fente sous la zone de l'antenne pour une mise au point fine. Ces règles permettent de maintenir la réactance parasite à un faible niveau et de rendre la conception reproductible.
Après la mise en page, nous avons effectué une simulation pleine onde de l'antenne complète et du réseau d'adaptation et nous avons construit un prototype pour les mesures. Toutes les données mesurées correspondaient à la simulation avec une tolérance de ±5%.
Tableau 1 : Résumé des résultats des tests
| Paramètres | Valeur simulée et mesurée |
|---|---|
| Perte par retour (S₁₁) | ≤ -18 dB à 2,42 GHz, ≤ -15 dB à 2,36 & 2,48 GHz |
| TOS | ≤ 1,3 à travers 2,36-2,48 GHz |
| Gain | ≥ 2,2 dBi |
| Efficacité | ≥ 92 pour cent |
Nous montrons d'abord la courbe de perte de retour, puis la courbe de ROS avec leurs analyses simples :
Figure 1 : Perte de retour en fonction de la fréquence
Comme vous pouvez le constater, la courbe de perte de retour atteint un profond cran de -18 dB à 2,42 GHz et reste en dessous de -15 dB de 2,36 à 2,48 GHz. Nous atteignons ainsi notre objectif de maintenir la puissance réfléchie en dessous de 3 % sur l'ensemble de la bande de 80 MHz.
Figure 2 : TOS en fonction de la fréquence
Ici, le ROS tombe à 1,29 à la fréquence centrale et reste inférieur à 1,5 entre 2,36 et 2,48 GHz. Cela confirme que la correspondance d'impédance reste à ±15 pour cent de 50 Ω, ce qui maintient une faible perte d'insertion et préserve la largeur de bande de l'antenne.
