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International => Français => Topic started by: etimou on Mar 14, 2020, 08:38 am

Title: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Mar 14, 2020, 08:38 am
Bonjour à tous,
J'ai remarqué qu'il y a 2 grands types d'antenne PCB pour nos modules préférés (esp8266, esp32, nrf24l01, etc) fonctionnant sur la bande de fréquence 2.4 GHZ.
Type 1 : décrit ici (http://www.ti.com/lit/an/swra117d/swra117d.pdf)
(http://modtronix.com.au/wp-content/uploads/esp-12f_n.jpg)

Type 2 : appelé MIFA décrit ici (https://www.cypress.com/file/136236/download)
(https://i.stack.imgur.com/xpDih.jpg)

Connaissez-vous les différences, les avantages et inconvénients de chacun en fonction des applications?
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: al1fch on Mar 14, 2020, 10:28 am
Bonjour

La première est également une antenne MIFA (Antenne F Inversé Méandré) , son dessin est tout à fait représentatif du type MIFA et correspond au tracé le plus fréquent . La masse est masquée par la sérigraphie.
(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=350974)
Source : https://www.nxp.com/docs/en/nxp/application-notes/AN11994.pdf (https://www.nxp.com/docs/en/nxp/application-notes/AN11994.pdf)

Différences de comportement entre les deux tracés  ?  Il faudrait tomber sur des résultats de mesure et/ou des articles sur la conception des antennes imprimées, domaine ultra spécialisé....
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: 68tjs on Mar 14, 2020, 01:49 pm
C'est du domaine des hyper fréquences où la moindre piste  peut être considérée comme un condensateur ou une inductance et deux pistes couplées comme un transformateur.
Le comportement dépend de la largeur, de la longueur de piste ainsi que de la longueur d'onde.
 Problème la longueur à 2,4 GHz sur un circuit imprimé n'est pas une constante absolue comme dans le vide : elle dépend des matériaux utilisés pour réaliser le circuit imprimé.

Comme le dit A1fch c'est un domaine ultra spécialisé et pas évident.
 
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Mar 28, 2020, 09:25 am
J'ai fait cette petite carte sous kicad (c'est en fait un arduino pro mini avec un nrf24l01). J'ai utilisé l'antenne de type 1 décrite précédemment car elle est disponible dans les librairies de kicad. Est-ce que vous croyez que ça a une chance de fonctionnner? Habituellement c'est l'autre modèle qui est utilisé avec le nrf24l01 sur les modules que l'on trouve partout. Cependant ni l'un ni l'autre ne correspond au modèle d'antenne de l'exemple du fabricant...
(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=353611)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: 68tjs on Mar 28, 2020, 10:13 am
J'ai  travaillé à 2,5 GHz (en large bande c'est le pire) et clairement je ne me risquerais pas à répondre oui ou non.
Il est possible que cela fonctionne............

Dans ce domaine de frèquence on obtient rarement un circuit imprimé bon du premier coup.
Des fois déplacer une piste de 2mm fait que ce qui ne marchait pas se met à fonctionner ou que ce qui fonctionnait ne marche plus.

La difficulté quand l'implantation ne donne pas satisfaction c'est de savoir ce qu'il faut modifier.

Mais comme on dit qui ne tente rien n'a rien.
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: al1fch on Mar 28, 2020, 10:17 am
idem, on est quasiment dans la sorcellerie ici ;)



le résultat dépendra de nombreux facteurs : routage de la  ligne d'alimentation de l'antenne, matériau utilsié pour la carte , état de la  face opposée....
(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=353628)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: hbachetti on Mar 28, 2020, 10:33 am
On peut douter aussi de l'intérêt économique et pratique de la solution. Entre implanter tous les composants nécessaires sur une carte et implanter un module tout fait sur la carte, qui ne sera pas plus encombrant et probablement moins onéreux, je choisirais certainement la seconde solution.

L'avantage du module est aussi que l'on peut opter soit pour un modèle à antenne imprimée, soit pour un modèle avec ampli + antenne SMA, avec le même brochage.
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: fdufnews on Mar 28, 2020, 11:02 am
Puisque tu sembles aimer la sorcellerie, voilà quelques livres de sorts:
https://www.ti.com/lit/an/swra161b/swra161b.pdf (https://www.ti.com/lit/an/swra161b/swra161b.pdf)
https://www.ti.com/lit/an/swra328/swra328.pdf (https://www.ti.com/lit/an/swra328/swra328.pdf)
https://www.ti.com/lit/an/swra351a/swra351a.pdf (https://www.ti.com/lit/an/swra351a/swra351a.pdf)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: al1fch on Mar 28, 2020, 11:09 am
....et pour la géométrie qu'etimou a retenu  en voilà  un autre !
http://www.ti.com/lit/an/swra117d/swra117d.pdf (http://www.ti.com/lit/an/swra117d/swra117d.pdf)

Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: Artouste on Mar 28, 2020, 11:10 am
Puisque tu sembles aimer la sorcellerie, voilà quelques livres de sorts:
https://www.ti.com/lit/an/swra161b/swra161b.pdf (https://www.ti.com/lit/an/swra161b/swra161b.pdf)
https://www.ti.com/lit/an/swra328/swra328.pdf (https://www.ti.com/lit/an/swra328/swra328.pdf)
https://www.ti.com/lit/an/swra351a/swra351a.pdf (https://www.ti.com/lit/an/swra351a/swra351a.pdf)

Bonjour
et je complete avec
http://www.ti.com/tool/CC-ANTENNA-DK-RD?DCMP=ti-designs&HQS=wcs-refdesign-antenna&hootPostID=f911aac5f6e83f6ea21748406ec71186 (http://www.ti.com/tool/CC-ANTENNA-DK-RD?DCMP=ti-designs&HQS=wcs-refdesign-antenna&hootPostID=f911aac5f6e83f6ea21748406ec71186)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Mar 28, 2020, 11:40 am
Je suis tout à fait d'accord sur le côté incertain. Ce que je voulais savoir avant tout, c'est si je faisais une boulette technique énorme.
Mais je comprends que non, sans aucune garantie non plus que ça marche.
 @al1fch qu'as-tu voulu me montrer avec la flèche rouge?*

Pour la remarque sur le côté économiquet et pratique, en effet ça coûtera beaucoup beaucoup plus cher que d'acheter un mini + un module nrf24L01.
Mais franchement ça m'ennuie de me taper à dessouder le régulateur et la led pour réduire la conso du mini et de souder l'ensemble. Avec parfois des bouts de fils qui ne sont sûrement pas très bons pour la RF et des résultats inconstants. Et c'est encore moins rigolo si on veut en faire 10.
Cela existe pour le nano à 3.5$ et pourtant je trouve que ça a beaucoup moins d'intérêt.
https://github.com/keywish/keywish-nano-plus/tree/master/RF-Nano (https://github.com/keywish/keywish-nano-plus/tree/master/RF-Nano)

C'est également pour moi un exercice de Kicad et un essai pour un service de PCB assembly. Si le tarif reste toutefois dans mes possibilités.

Edit: je n'ai rien trouvé sur l'origine du design des modules nRF24l01 très répandus.

Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: al1fch on Mar 28, 2020, 11:43 am
Quote
@al1fch qu'as-tu voulu me montrer avec la flèche rouge?*
j'ai un doute sur la proximité de la masse tout au long de cette ligne d'alimentation  de l'antenne, un doute , rien de plus.

Quote
une boulette technique énorme.
pas évident : le risque principal semble  être un destruction de la sortie radio de la puce si l'antenne est trop désaccordée (remarque générale, je connais peu le nRF24L01)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Mar 28, 2020, 11:50 am
Effectivement dans l'exemple du fabricant, la masse est plus éloignée! Je vais modifier ça.
(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=353642)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: hbachetti on Mar 28, 2020, 11:54 am
Quote
Mais franchement ça m'ennuie de me taper à dessouder le régulateur et la led pour réduire la conso du mini et de souder l'ensemble.
Il ne faut pas me faire dire ce que je n'ai pas dit.

Je ne parle pas d'utiliser un module PRO MINI bidouillé, bien que j'utilise souvent cette méthode.
Tu peux parfaitement faire ta propre carte avec un ATMEGA328P TQFP32, un oscillateur 8MHz (ou non), un régulateur 3.3V performant (ou non) et un module NRF24L01.

La présence ou non d'un régulateur 3.3V dépendra de la batterie (LI-ION, LIPO, LiFePO4, etc.).
On trouve des régulateurs bien plus performants que celui de la PRO MINI, HT7533-1 par exemple.
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: hbachetti on Mar 28, 2020, 11:58 am
Je dirais en outre que concevoir un module n'est peut-être pas le plus judicieux, car il faudra bien l'implanter sur une carte mère.
Pourquoi ne pas étudier une carte complète avec support de batterie, régulateur, capteurs, relais, module radio, etc. ?
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Mar 28, 2020, 12:14 pm
Tu peux parfaitement faire ta propre carte avec un ATMEGA328P TQFP32, un oscillateur 8MHz (ou non), un régulateur 3.3V performant (ou non) et un module NRF24L01
En fait c'est exactement ce que j'ai fait il y quelques années. J'ai fait faire de petits PCB alimentés sans régul avec batterie LiFePO4. Ca marche très bien. Mais je galère à souder les composants, et donc je n'y gagne pas grand chose côté pratique. Je me suis donc dit que j'allais essayer un servce de PCB Assembly, éventuellement pour me faire la main pour des cartes plus complexes plus tard. Et tant qu'à faire autant y mettre le nrf24L01 pour que ça fonctionne out of the box. Bien sûr il faudra souder un swictch ou un PIR, etc mais là c'est un jeu d'enfant.

Et tu as raison, une evolution peut être d'y ajouter batterie et capteurs les plus courants.
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: trimarco232 on Mar 28, 2020, 05:20 pm
Bonjour,

utilises un quartz comme pour l'appli TI, le tien, trop proche et trop grand, ne peut que dégrader les choses

note que le NRF24L01 est obsolète depuis lurette, tu voulais dire NRF24L01+ ?

tu peux peut-être tester différentes configs de PCB, ils n'aimeront pas, mais au moins la BOM sera la même


Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: hbachetti on Mar 28, 2020, 05:43 pm
Quote
Mais je galère à souder les composants
Un bon fer est indispensable. Je soude sans problème un ATMEGA328 avec un Weller et une panne mini-vague :

soudure-dun-microcontroleur-cms (https://riton-duino.blogspot.com/2019/07/soudure-dun-microcontroleur-cms.html)
Regarde également la vidéo.
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Mar 28, 2020, 06:56 pm
Bonjour,

utilises un quartz comme pour l'appli TI, le tien, trop proche et trop grand, ne peut que dégrader les choses

note que le NRF24L01 est obsolète depuis lurette, tu voulais dire NRF24L01+ ?

tu peux peut-être tester différentes configs de PCB, ils n'aimeront pas, mais au moins la BOM sera la même



Effectivement je dis nRF24l01 par abus de langage.
J'utilise le même quartz que l'exemple du fabricant et que la plupart des modules du commerce. Ils font vraiment tous n'importe quoi?
Je vais en mettre un plus petit et essayer de l'éloigner de l'antenne.
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: trimarco232 on Mar 28, 2020, 11:45 pm
en mettant une masse métallique près d'une antenne, tu peux avoir des effets de réflexion faisant filtre en peigne, qui peuvent te mettre le signal à zero … ou l'amplifier (rendre l'antenne + directive) en déplaçant la masse d'un pouième

les autres, utilisent le même quartz mais respectent scrupuleusement l'emplacement de tous les composants du secteur
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Mar 29, 2020, 11:04 am
Merci pour toutes vos remarques. J'ai essayé de tout prendre en compte. Voici le résultat.
Pour les plus intéressés j'ajoute les fichiers kicad.
(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=353824)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Apr 23, 2020, 07:03 pm
Un petit update!
J'ai fait fabriquer et assembler ma carte chez JLCPCB. C'est pas cher mais ils n'acceptent que les composants qu'ils ont dans leur librairie. Le seul hic pour moi, le résonateur céramique : je n'en ai pas trouvé en 3 pattes dans la liste, j'ai donc dû le souder moi-même. Heureusement j'en avais et ça m'a pris 5 min. J'en ai eu pour 59.55€ pour 5 exemplaires avec la livraison en DHL très rapide. J'ai aussi dû élargir ma carte car la largeur était inférieure à la dimension minimale de 2 cm.
Tout a marché du premier coup, j'avoue que je n'y croyais pas trop et c'était très plaisant pour une première expérience.
Il faut quand même dire qu'au niveau de la portée c'est moins bien qu'avec les modules NRF classiques. Je suppose que c'est à cause de mon design d'antenne différent. Je n'ai pas fait de test précis mais ça passe un mur, pas deux. Mais ça vallait le coup d'essayer.
Je vous mets une petite photo de la bête
(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=359333)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: trimarco232 on Apr 25, 2020, 02:22 pm
merci pour le retour, et bravo surtout
(la vue en 3d, on ne s'en lasse pas)
le coût, c'est avec les frais dhl ?
le problème de portée est dans les 2 sens ?
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Apr 25, 2020, 04:38 pm
merci!
C'était environ 40€ pour les cartes et 20€ pour l'envoi. Mais je crois qu'il y avait une promo pour la première commande.
Pour l'instant je n'ai fait la comparaison qu'en émission.
Je me demande aussi s'il n'est pas possible que les nRF24L01+ soient des fakes. J'ai vu ça et là que ça pouvait arriver.
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: Artouste on Apr 25, 2020, 05:28 pm
merci!
C'était environ 40€ pour les cartes et 20€ pour l'envoi. Mais je crois qu'il y avait une promo pour la première commande.
Pour l'instant je n'ai fait la comparaison qu'en émission.
Je me demande aussi s'il n'est pas possible que les nRF24L01+ soient des fakes. J'ai vu ça et là que ça pouvait arriver.
Bonjour
C'est un compo trés contrefait, il y a pas mal d'articles là dessus
là (https://zeptobars.com/en/read/Nordic-NRF24L01P-SI24R1-real-fake-copy)
ou 
là (https://devzone.nordicsemi.com/f/nordic-q-a/13253/nrf24l01-determine-model-number-or-if-fake)
par exemple
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Apr 26, 2020, 02:41 pm
et ce n'est pas évident de dire dans mon cas si la lègère perte de performance est dûe au composant ou à la carte. Je pencherais quand même pour la carte ;-)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Jun 18, 2020, 12:32 pm
Je suis tombé sur ceci (https://www.velleman.eu/products/view/?id=439180&country=be&lang=fr) qui a un design d'antenne très proche.
Mais je remarque que l'antenne n'est pas reliée au plan de masse. A votre avis ça change quoi?
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: al1fch on Jun 18, 2020, 12:43 pm
Bonjour

Quote
Mais je remarque que l'antenne n'est pas reliée au plan de masse.
doutes.... la circuit imprimé a sans doute 4 couches, l'une d'elles est la masse..
la sérigraphie blanche de la couche supérieure cache les liaisons
Le segment du haut d el'antenne , plus large, est je pense relié à la couche faisant masse
(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=369020)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Jun 18, 2020, 02:19 pm
Même s'il y avait 4 couches, on devrait voir la connexion, non? Le schéma dans la partie "téléchargements" n'indique pas de liaison à la masse.
Est-ce que ça peut avoir un lien avec la capa C6 non présente (normalement entre l'antenne et la masse)?

Si je regarde d'autres exemples, ça (https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=353642) (antenne PCB) ou ça (https://www.sparkfun.com/products/691) (antenne composant), l'antenne n'est connectée que d'un côté.
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: al1fch on Jun 18, 2020, 03:45 pm
Quote
Est-ce que ça peut avoir un lien avec la capa C6 non présente (normalement entre l'antenne et la masse)?
Je  ne pense pas , du moins pas à la mise à la masse d'un 'F inversé"
Sur la photo il me semble apercevoir à gauche en extremité du segment large un petit creux pouvant cacher un trou métallisé de liaison vers le plan de masse. 
Il faudrait la vue de l'implantation pour comprendre ce qui est effectivement en place sur ce module au niveau de cette extrémité de l'antenne, le schéma pour moi n'est pas probant.
En l'absence de mise à la masse de l'exrémité du segment large  l'antenne fonctionne alors en monobrin, comme un simple fil quart d'onde,  sans la propriété d'adaptation d'impédance propre à la géométrie particulière  du "F inversé méandré"
(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=369073)
Les deux autres antennes citées ne sont pas de type "F inversé", les besoins ne sont pas les mêmes, l'adaptation d'impédance assurée autrement.(ensemble de composants entre la sortie du circuit intégér et l'entrée de l'antenne)
Une antenne monobrin par exemple n'est pas reliée à la masse
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Jun 18, 2020, 04:43 pm
Merci al1fch pour tes éclairages! Je vais finir par chercher des bouquins sur la théorie des antennes…



[/quote]
Les deux autres antennes citées ne sont pas de type "F inversé", les besoins ne sont pas les mêmes, l'adaptation d'impédance assurée autrement.(ensemble de composants entre la sortie du circuit intégér et l'entrée de l'antenne)
Je ne comprends pas vraiment ce que tu veux dire. Tous les examples avec ou sans connexion à la masse semblent avoir les mêmes composants
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: al1fch on Jun 18, 2020, 05:07 pm
Quote
Tous les examples avec ou sans connexion à la masse semblent avoir les mêmes composants
enfin... entre la liaison antenne d'une D1 Mini (un seul condensateur en série) et celle de la carte Sparkfun que tu as indiqué (inductance L1 +  pont diviseur capacitif C6/C7)  on voit que le travail à faire en chemin n'est pas le même.

(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=369082)


(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=369084)

Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Jun 18, 2020, 05:26 pm
je n'ai comparé que les cartes à nRF24l01+. Que ça soit celle de Sparkfun (avec antenne chip) ou celle de Velleman (antenne PCB), c'est toujours le même circuit qui est utilisé.  Celui donné en exemple par le constructeur.
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: al1fch on Jun 18, 2020, 09:26 pm
OK mais dans ce cas l'antenne n'est pas de type F inversé
La logique de ce type d'antenne palen imprimée c'est un point d'injection (feed) intermédiaire entre l'extrémité à la masse et l'extremité libre. Le positionnement du point d'injection définissant l'impédance.

Pour moi il me semble que le dessin de l'antenne du module Velleman (#27) est batard si le segment large du haut n'est pas connecté à la masse,  ca devient une antenne monobrin en zig zag avec un faux air de F inversé

Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: etimou on Jun 19, 2020, 09:42 am
Effectivement!
Je pense que je vais finalement me diriger vers la solution de Sparkfun (antenne ceramic) pour la version 2 de ma carte.
J'ai vu plutôt des bons retours (contrairement à une ancienne version). Il me semble aussi que ce sera moins sensible aux aléas de fabrication (épaisseur de carte, de piste, etc.).  Qu'en penses-tu al1fch? voici ce que ça pourrait donner.
(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=369215)
Title: Re: Antenne PCB 2.4 GHZ
Post by: al1fch on Jun 19, 2020, 10:25 am
Quote
Il me semble aussi que ce sera moins sensible aux aléas de fabrication (épaisseur de carte, de piste, etc.).
la 'zone sensible' sera réduite à la liaison  nRF -  antenne
(https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=670700.0;attach=369227)