L'antenne des balises

Comme je l'avais expliqué il y a quelques temps, il faut que cette balise ait une bonne antenne.

Ayant enfin fini la carte électronique, j'ai pu m'en occuper, histoire de confronter la théorie à la réalité.

La théorie elle dit que le réseau Sigfox fonctionne sur 868MHz. Que 868MHz ça fait une longueur d'onde de 34,6 cm. Et donc qu'on peut faire une antenne de 17,3 cm pour une demi-onde, ou 8,6 cm pour un quart d'onde.

Mais problème : L'anémo n'est pas assez grand pour mettre une tige droite de 8 cm à l'intérieur. Il faut donc trouver un moyen de plier l'antenne d'une manière intelligente pour qu'elle rentre dans le boitier tout en gardant une performance correcte.

Une antenne qui ne rentrait pas dans le boitier. Un peu avant que Di Caprio se noie.
Sauf que faire une antenne tordue mais qui marche, c'est pas si facile que ça. Même chez Apple, ils se sont plantés quand ils ont fait celle de l'iPhone 4.

Chacun sa manière

« There are two ways to learn antenna design. One way is to go to grad school. I'll teach you the other way. »
Sur son blog, Colin Karpfinger nous explique qu'il y a deux méthodes pour apprendre à concevoir une antenne. La première, c'est d'aller à l'école. La deuxième, …

Ici, pas de simulations numériques ou de calculs savant. On teste, et on avise.

Je commence par souder un fil de cuivre sur la carte, en guise de « matière première » pour notre antenne. Je viens aussi souder un petit connecteur au point d'origine du signal, le temps des mesures.


Sur ce petit connecteur, vient se brancher un gros câble coaxial.


Et au bout de ce gros câble, l'instrument du démon !


Au lycée, l'oscilloscope vous donnait des boutons ? Voici le VNA, le Vector Network Analyzer ou analyseur de réseau vectoriel chez nous autres les francophones.

Ce petit appareil magique permet de faire pleins de choses. En particulier, il nous donne la puissance transmis par l'antenne en fonction de la fréquence.

Ici, une antenne qui ne marche pas bien pour 868 MHz
Quelques coups de tenaille plus tard, l'antenne pile poil à la bonne fréquence

Bonus : Vous aimiez l'émagramme ? Vous adorerez l'Abaque de Smith ! Joliment défini par wikipédia comme étant « un nomogramme reliant le rapport des ondes guidées incidentes et réfléchies le long d'un guide de propagation, à la variation d'impédance caractéristique le long de ce guide ».

Un spirographe à 30 000 € !
Concrètement, ce truc permet de mesurer l'impédance de l'antenne. En gros, si l'antenne n'a pas une impédance suffisante, elle renvoie trop de puissance vers l’émetteur et ça peut le faire griller. Ici c'est gagné, on a 50 ohms. Si ça n'avait pas été le cas, il aurait fallu faire une adaptation d'impédance en rajoutant quelques composants sur le circuit.

Faut pas plier

Avec un fil droit, j'ai réussi à avoir une très bonne antenne. Jusqu'à -34dB ! Mais le fil droit ne rentre pas dans le boitier. Il faut donc le tordre.

Et là, c'est le drame : dès le moindre pli, la performance de l'antenne se dégrade énormément. J'ai essayé des tas de formes différentes. Même pas moyen d'atteindre les -10dB. On plafonne vers les -5dB. Et encore, là on ne parle que de gain, je n'ai même pas évoqué les questions de polarisation du signal.

Après une journée entière de tests infructueux, j'ai du me résigner : on n'aura pas une antenne satisfaisant les 3 critères : taille, fréquence et gain. Ou en tout cas, ça demande des moyens que je n'ai pas.

Basique mais efficace

Je suis très déçu. Je pensai vraiment pouvoir intégrer complètement l'antenne dans l'anémo.

Mais finalement, qu'est-ce qui est le plus important ? Avoir une balise désign ou avoir une balise qui capte bien même dans les zones reculées ? 

Je m'oriente donc vers une antenne « classique », à l'extérieur.

Mais même l'antenne classique, il faut bien réfléchir à comment la placer.

Le plus évident, c'est à la verticale, vers le haut. Mais la girouette gène. Il faut donc la placer au bout du « bras ». Le souci c'est que du coup elle va se retrouver près du poteau, qui risque de perturber le signal.


La deuxième solution, c'est tête en bas. Comme les coupelles sont moins longues que la girouette, on peut l'éloigner un peu plus du poteau.


La troisième solution, c'est sur le coté, à l'horizontale.


Le truc c'est qu'à l'horizontale, l'antenne n’émet que perpendiculairement à elle. Il y a donc une zone morte. Il faudra donc bien l'orienter une fois sur place. Ça me parait compliqué.


Je pense donc que la première solution semble la plus adaptée. Comme en général la balise est placé en haut du poteau, ça ne devrait pas gêner.


Si quelqu'un a une meilleure idée, n'hésitez pas :) 


Cet article vous raconte la naissance de Pioupiou, le premier capteur 100% autonome et abordable pour mesurer le vent en direct, même là où il n'y a ni électricité ni internet.

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Commentaires

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  2. Vois-tu une possibilité de déporter l’antenne, ce qui permettrait de s’adapter au cas pas cas ?

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  3. Hello il y a aussi deux solutions: à l'horizontal (comme sur la troisième solution) mais vers l'avant. il y aurait peut être moins de zone morte (??)
    Ou alors dans le même esprit vers l'avant a l'horizontal en guise de nez ou de bec ;)
    Sportivement

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  4. Matthieu à raison il faudrait que tu déportes l'antenne en faisant longer le câble le long du fût de pioupiou

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  5. il existe cela aussi
    http://www.sectron.eu/products/249-antenna-internal/252-gsm-pcb/1120-antenna-gsm-umts-uma-series-quad-band-mmcx-90%C2%B0.html

    olivier brunetto

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  6. Ah les TP avec le VSA ! Et chez Sigfox, il n'y aurait pas quelqu'un pour t'aider? J'ai bossé il y a longtemps avec quelqu'un qui y est maintenant: un vrai sorcier des antennes !

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    1. Si, mais ça s'appelle une prestation de support et le tarif n'est pas négligeable. C'est ce que je ferai pour la version « industrielle » du produit. Pour l'instant j'ai pas le budget pour...

      Et malheureusement les équipes de Sigfox sont déjà bien occupées, donc pas possible d'avoir du support gratuit.

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  7. Et pourquoi pas sur le côté vers le bas? Et sinon les 8.6cm ne tiennent pas dans toute la longueur du machin , y compris l attache ?
    As tu essaye en 1/8 onde sinon? C est trop faible?

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