Antenne panneau CPE 2,4-2,5 GHz 11 dBi avec câble RG178 et connecteur I-PEX, CPE00026

La bande 2,4 GHz reste la bête de somme du sans fil à courte portée, et la demande en matériel CPE offrant une liaison stable à portée n'a jamais été aussi élevée. Les équipes produit sont constamment mises au défi d'insérer une véritable ouverture rayonnante à l'intérieur d'un boîtier mince, en tôle bon marché et déjà encombré d'une carte mère, d'un dissipateur de chaleur et d'une alimentation. La solution réside dans des modules d'antenne plats qui portent leur propre plan de masse et atteignent la radio via une queue de cochon courte et flexible. Nous sommes fiers de présenter l'antenne panneau CPE 2,4-2,5 GHz 11 dBi, modèle CPE00026, un module directionnel intégré conçu pour les plates-formes CPE, pont sans fil et passerelle Wi-Fi.

Cette antenne est une combinaison pratique d'un radiateur en aluminium estampé et d'une courte alimentation coaxiale. Son principal avantage réside dans le format : une plaque d'aluminium de 180 × 69,4 mm d'une épaisseur de seulement 1 mm, avec deux câbles RG178 terminés par des fiches I-PEX (MHF), de sorte que le module se monte directement à l'intérieur d'un boîtier CPE avec deux vis H6. La bande de fonctionnement couvre 2,4 à 2,5 GHz à une impédance nominale de 50 Ohm, avec un gain nominal de 11 ±0,7 dBi. Étant donné que le radiateur est en métal plutôt qu'en stratifié, il n'a pas besoin d'une carte de support séparée et il conserve sa forme lorsque le boîtier est vissé. C'est le choix pratique pour les plates-formes où l'antenne doit disparaître dans le produit et non le décorer.

Excellence technique : l'avantage principal

Les performances du module reposent sur trois éléments : le radiateur à plaques d'aluminium, la discipline d'adaptation qui maintient la bande plate et les deux câbles RG178 avec fiches I-PEX qui simplifient l'intégration mécanique.

Gain nominal de 11 dBi sur une plaque d'aluminium de 1 mm

L'élément rayonnant est une tôle d'aluminium emboutie mesurant 180 × 69,4 mm et 1 mm d'épaisseur, formée en deux sections couplées avec un pont d'interconnexion. Cette géométrie confère au module un gain nominal de 11 ±0,7 dBi sans la pénalité d'épaisseur d'une pile de patchs conventionnelle. Les radiateurs à plaques métalliques apportent deux avantages pratiques aux constructeurs de CPE. Premièrement, la plaque est mécaniquement autoportante, le module peut donc être localisé par deux vis H6 et ne nécessite pas de support en plastique ni de ruban adhésif double face. Deuxièmement, le métal est un environnement diélectrique stable : l'humidité et la dérive de température agissent beaucoup moins sur lui que sur un empilement de stratifié, ce qui est important car la plage de fonctionnement ici est de -20 °C à +70 °C avec un stockage jusqu'à -30 °C et jusqu'à +80 °C. Les mesures de la chambre à 2,4, 2,45 et 2,5 GHz montrent une largeur de faisceau de 3 dB dans la plage d'environ 46° à 67°, correspondant à une liaison directionnelle où l'antenne homologue se trouve dans une direction connue.

Discipline correspondante sur 2,4 à 2,5 GHz

La limite de la fiche technique est VSWR ≤1,92 sur toute la bande 2,4-2,5 GHz. Mesuré sur un analyseur de réseau, le module renvoie 1,88 à 2,4 GHz, 1,24 à 2,45 GHz et 1,99 à la limite de la bande de 2,5 GHz, avec une perte de réflexion de 16,96 dB, 19,44 dB et 9,78 dB à ces trois points. Ce profil correspond à ce que souhaite une radio CPE : une marge suffisante au milieu de la bande où fonctionnent la plupart des chaînes, et toujours au-dessus de la ligne de perte de réflexion de 10 dB là où la bande s'épuise. L'impédance est de 50 Ohms nominal, de sorte que le module s'accouple aux frontaux standard de 2,4 GHz sans réseau correspondant sur la carte mère. Placer l'allumette sur l'antenne, plutôt que sur la carte, permet également de placer le même module dans plusieurs modèles de CPE avec des configurations de PCB différentes.

Câbles jumeaux RG178 et interface I-PEX pour une intégration intégrée

Le radiateur atteint la radio via deux câbles coaxiaux orange RG178, chacun terminé par une fiche I-PEX (MHF). Le RG178 a été choisi pour sa combinaison de précision de 50 Ohm et de petit diamètre : à 3,3 dB/m à 20 °C, sa perte est suffisamment faible pour que l'alimentation ne consomme pas le gain fourni par la plaque, et il est suffisamment flexible pour être acheminé autour d'une batterie, d'un haut-parleur ou d'un dissipateur thermique. Deux câbles au lieu d'un permettent au module d'alimenter indépendamment les deux sections du radiateur, ce qui maintient la répartition du courant équilibrée et évite le biais de configuration qu'une seule alimentation asymétrique pourrait introduire. Les fiches constituent l'interface micro-coaxiale standard sur les cartes CPE et passerelles, l'assemblage est donc une opération d'insertion sans soudure ni étape de réglage. La qualification mécanique est spécifiée, non supposée : l'ensemble réussit un test de force d'étirement de 10 N, un test de chute de 1 m et des vibrations de 10 à 55 Hz à un déplacement de 0,35 mm et une accélération de 50,0 m/s² sur 30 cycles de balayage. La résistance à la tension est évaluée à 1,5 kV d'étincelle d'isolation, 1,5 kV d'étincelle de gaine et 0,5 kV d'isolation à gaine, et le module est conforme à la directive RoHS.

Scénarios d'application polyvalents

Le format plat et la courte queue de cochon I-PEX rendent ce module utile partout où une radio 2,4 GHz a besoin d'une véritable ouverture à l'intérieur d'un boîtier mince.

CPE et accès sans fil fixe

Unités CPE intérieures et extérieures : la plaque se monte contre la paroi intérieure du boîtier et pointe vers le site de la cellule de desserte ou le pont homologue, ajoutant une marge de liaison là où l'antenne PCB intégrée n'est pas suffisante.

Ponts sans fil et liaisons point à point : le diagramme directionnel concentre l'énergie le long de l'axe de la liaison au lieu de la rayonner dans la pièce, ce qui réduit les interférences entre installations voisines sur le même canal.

Couverture Wi-Fi et passerelles Smart Home

Routeurs, points d'accès et passerelles : un seul module remplace une antenne à méandre ou à puce sur la carte mère, libérant ainsi de l'espace sur la carte et supprimant le besoin d'une zone d'accès autour de la radio.

Hubs et caméras pour maison intelligente : le montage à deux vis et la plage de fonctionnement de -20 °C à +70 °C conviennent aux boîtiers installés une seule fois et laissés en fonctionnement pendant des années, y compris les unités murales et montées au plafond.

Intégration OEM et remplacement après-vente

Conception OEM et réutilisation de la plate-forme : comme l'allumette se trouve sur l'antenne et que l'interface est une prise I-PEX standard, le même module peut servir plusieurs modèles CPE et plusieurs lots de production sans réglage supplémentaire.

Remplacement et réparation sur site : le module est une pièce à installer pour les unités dont l'antenne d'origine a été endommagée ou dont la marge de liaison s'est dégradée, et il ne nécessite aucun équipement d'étalonnage sur site.

Conclusion : l'avenir des antennes intégrées de 2,4 GHz

L'antenne panneau CPE 2,4-2,5 GHz 11 dBi, CPE00026, est plus qu'un composant passif. Il s'agit d'une solution mécanique et électrique à l'un des problèmes récurrents dans la conception des CPE : obtenir un gain sans obtenir une épaisseur et obtenir une correspondance reproductible sans réglage sur la ligne. En plaçant un radiateur de 11 ± 0,7 dBi sur une plaque d'aluminium de 1 mm, maintenant un VSWR ≤ 1,92 sur 2,4 à 2,5 GHz à 50 Ohm et en délivrant le signal via deux câbles RG178 avec des fiches I-PEX, il permet aux constructeurs de traiter l'antenne comme un numéro de pièce plutôt que comme un projet de conception. Le qualifier contre la force de traction, les chutes, les vibrations et la résistance à la tension signifie que le module arrive avec ses limites mécaniques déjà indiquées. Pour toute plate-forme 2,4 GHz nécessitant un gain directionnel dans un boîtier fin en métal et en plastique, cette antenne est le choix pratique.