Antennes et plans au sol

Je regarde cette fiche technique pour l' antenne ANT-433-HETH . Dans la boîte intitulée «Disposition de la carte suggérée», je vois une dimension intitulée «Distance minimale au plan de masse» de 0,5 pouce.

J'ai toujours pensé que vous devriez avoir votre point d'alimentation d'antenne directement au-dessus (ou intégré dans un trou traversant) d'un plan de masse ... Je me trompe profondément?

Est-ce une pratique courante que votre point d'alimentation d'antenne soit séparé de votre plan de sol par (au moins) une certaine quantité?

L'idée d'une distance minimale par rapport au plan du sol soulève également la question de savoir ce qu'est une distance «appropriée», car si le plan du sol est suffisamment éloigné, alors à quoi ça sert?

Il existe de très nombreux modèles différents d'antennes, et certains modèles sont assez inhabituels. Les antennes utilisent généralement un plan de masse, mais ce n'est pas une exigence stricte. Une antenne cadre et un dipôle sont deux exemples qui ne nécessitent pas de plan de masse.

Les exigences de base pour une antenne sont:

1. une bonne adéquation avec le circuit qui l'entraîne (et résonne presque toujours à la fréquence de fonctionnement), afin que la plus grande puissance possible puisse être mise dans l'antenne, et

2. ayant un courant circulant sur toute sa longueur, de sorte que les champs résultants rayonnent cette énergie dans l'espace. (Les antennes de réception sont exactement ce processus à l'envers).

Le point (2) explique pourquoi vous ne pouvez pas simplement coller un petit circuit de réservoir sur une carte et vous attendre à ce qu'il rayonne efficacement.

Le point (1) relève généralement du thème "réglage", où vous mettez l'antenne en résonance ou partout où elle a été conçue pour être réglée. Une antenne dipôle est en fait une longueur résonnante de fil cassé au milieu pour permettre l'insertion du point d'alimentation. Une antenne «plan de masse» supprime la moitié du dipôle et remplace le plan de masse pour cela. L'inductance de l'élément rayonnant fonctionne avec la capacité entre lui et le plan de masse pour former le circuit résonnant qui donne à l'antenne un réglage correct. Lorsqu'il est utilisé de cette façon, le plan de masse peut être appelé "contrepoids".

Une antenne hélicoïdale enroule quelque peu le radiateur, pour augmenter l'inductance et raccourcir la longueur. Le raccourcissement de l'antenne affecte ses performances, comme mentionné précédemment.

Jusqu'à présent, nous avons un radiateur enroulé qui dépasse d'un plan au sol. Mais ils ont une version à montage en surface parallèle à la carte. Je ne peux pas dire à partir de la fiche technique si les deux extrémités sont connectées, mais je dois deviner qu'une extrémité est toujours ouverte ... elle est juste soudée afin de la maintenir en place. Si vous rapprochez cet arrangement trop près du plan de masse, cela ajoutera de la capacité au circuit et le désaccordera à une fréquence plus basse. Une partie de l'énergie sera également couplée au sol et perdue, ou du moins bouleversera le diagramme de rayonnement prévu.

"J'ai toujours pensé que vous devriez avoir votre point d'alimentation d'antenne directement au-dessus (ou intégré dans un trou traversant) d'un plan de masse"

Cela n'est vrai que pour certaines antennes.

Plus généralement : essayez de maintenir l'antenne aussi loin que possible de tout matériau électriquement conducteur, en particulier des surfaces métalliques.

Exception: Avec chaque antenne vient une configuration de champ spécifique (champ E et champ H). Les surfaces métalliques sont fines tant qu'elles sont strictement perpendiculaires au champ E. Le problème avec les surfaces conductrices est qu'elles court-circuitent le champ E (le forcent à 0). Tant que le champ E frappe la surface strictement perpendiculaire, la surface est équipotentielle par rapport au champ E et la configuration du champ reste inchangée.

L'exception est le plus souvent rencontrée chaque fois qu'il y a une propriété symétrique à votre antenne. Par exemple, un dipôle complet a deux axes, point d'alimentation au milieu. Dans le plan perpendiculaire au dipôle, juste au point d'alimentation, le champ E se trouve être perpendiculaire au plan. Vous pouvez ainsi remplacer un axe du dipôle par un "plan de masse", point d'alimentation exactement là où le désormais unipolaire frappe le plan de masse. Cela se produit également pour certaines autres antennes couramment utilisées.

D'un autre côté, vous pouvez utiliser l'effet dans le cadre de la conception de l'antenne afin de forcer le champ E dans une certaine configuration. Cela se fait par exemple dans certaines antennes directionnelles.

Champ proche vs champ lointain : Le champ d'une antenne peut être classé en champ proche et champ lointain. Les perturbations de champ dans le champ proche sont généralement catastrophiques en ce qui concerne les performances d'antenne prévues, les perturbations de champ dans le champ lointain n'affectent que les performances dans la direction de la perturbation. Il n'est pas évident de savoir où se termine le champ proche et où commence le champ lointain: certaines antennes sont plus sensibles que d'autres. En règle générale: tout ce qui se trouve à 3-5 lambdas est définitivement loin. Tout ce qui est plus proche peut ou non interférer avec les caractéristiques de l'antenne, en modifiant sa fréquence centrale, sa directivité, l'adaptation, ...

L'antenne en béton dont vous parlez a une forme hélicoïdale. Cette thèse sur les antennes hélicoïdales aborde les antennes hélicoïdales en utilisant deux modèles:

1. dipôle plié (circonférence << longueur d'onde): se comporte à peu près comme un dipôle
2. antenne hélicoïdale à rayonnement axial (circonférence ength longueur d'onde)

À en juger par le diagramme de rayonnement, l'antenne considérée se situe quelque part entre ces deux extrêmes, au moins lorsqu'elle est montée perpendiculairement au plan de masse. Dans ce cas, le champ E est strictement perpendiculaire au plan de masse. Le point d'alimentation doit être situé directement sur le plan du sol et le plan du sol doit s'étendre de manière optimale sur quelques centimètres dans toutes les directions autour du point d'alimentation.

Si l'antenne est montée parallèlement au plan de masse, elle court-circuitera le E-déposé. Le plan de masse changera profondément la configuration en champ proche et vous devez donc le considérer comme faisant partie de la configuration de l'antenne. En effet, vous regardez maintenant une antenne totalement différente, c'est pourquoi la théorie de la thèse liée ne s'applique plus. Je parie que l'antenne induira également un bon niveau de HF dans le plan du sol (normalement considéré comme problématique). Comme vous pouvez le voir sur le diagramme de rayonnement, la nouvelle antenne est également assez directionnelle avec un rayonnement pratiquement nul en direction du plan de masse.

Je ne sais pas pourquoi il est avantageux de garder une distance minimale entre l'antenne et le plan de masse. Peut-être pour contenir les pertes dans le plan du sol, mais cela pourrait tout aussi bien être dû à l'adaptation ou au réglage ou à la directivité ou à tous les combinés.

Citation de la page 10 du document "Amélioration des performances d'une antenne d'étiquette d'identification par radiofréquence sur un plan de masse métallique" :

Lorsque la distance de séparation métal-antenne est bien inférieure à un quart de longueur d'onde, les propriétés de l'antenne commencent à souffrir car l'onde réfléchie a un déphasage approchant 180 degrés, et un déphasage de 180 degrés provoque une interférence destructrice totale avec le signal venant directement depuis l'antenne.

Pas la même forme d'antenne (non?) Mais j'espère toujours des informations utiles.

Également potentiellement utile: "Les effets d'un plan de masse métallique sur les antennes à balises RFID" .

Je ne suis pas non plus un expert en RF, mais j'aimerais publier mon expérience en tant que réponse car la zone de commentaire semble trop remplie.

Et oui, c'est vraiment bizarre! Avec toutes les antennes avec lesquelles j'ai travaillé, le point d'alimentation de l'antenne était toujours au-dessus d'un plan de masse, la trace RF vers l'antenne rencontre une certaine distance et épaisseur max .. où elle se connecte (dans mon cas) aux antennes pliées / dépliées imprimées sur pcb, où l'antenne a le bord sans plan de masse.

De nombreux documents suggèrent comment régler l'impédance pour qu'elle corresponde à la fréquence, mais d'après mon expérience en gardant les RF à proximité du circuit imprimé, je peux utiliser un balun sans composants de réglage supplémentaires et tout fonctionne bien.

J'ai remarqué que vous parliez de 433 MHz. La plupart de mon expérience est en 2,4 GHz.

Il est possible que dans les fréquences inférieures à la giga, votre point d'alimentation n'ait pas besoin d'être sur un plan de masse du tout tant que votre bobine compense la fréquence .. ce qui n'est pas du tout exact dans ces fréquences.

Ce document de TI , celui-ci aussi et celui-ci pourraient vous aider à mieux comprendre comment gérer votre ingénierie. Il se réfère aux fréquences courantes utilisées et à la façon de résoudre les problèmes RF.

Je ne peux pas offrir de réponse définitive - car le monde de la RF est très compliqué et sensible. J'espère que cela pourra vous aider à trouver votre réponse.

En regardant le schéma, ils vous montrent une disposition de montage en surface - les coussinets sont à la même distance que la longueur de la bobine - et je pense que la "distance de 0,5 pouce par rapport au plan du sol" est assez d'espace pour accueillir le 0,35 pouce bobine de diamètre - je pense que l'idée est d'éviter que toute l'antenne ne repose à plat contre une couche de sol en cuivre à une fraction de mm de distance - ils essaient d'éviter les effets capacitifs parasites qui pourraient causer