Antenne 868MHz bi-boucles

Introduction

Ce document décrit la fabrication, la caractérisation ainsi que l’usage des antennes. Nous présenterons tous le matériel ansi que les plan nécessaire pour fabriquer ces antennes. L’usage principal est la réception des données de télémétrie lors du lancement de la fusée Andromède. En effet, deux de ces antennes seront placés de part et d’autre du point de lancement pour optimiser la réception des données. Ces antennes seront branchées à des malettes de réception qui feront office de station-sol. La fusée emet ses données via le protocole LoRa sur une fréquence de 868 MHz.

Vue en CAO du l’antenne.

Conception et dimensionnement

Ce type d’antenne est assez commun et simple de fabrication. Cependant, comme leurs applications varient ainsi que la fréquence d’usage, peu sont commercialisées pour du 868 MHz. Nous allons donc présenter les principales dimensions nécessaires au bon fonctionnement de l’antenne.

Dimensions caractéristiques

Comme nous travaillons en 868 MHz, la formule reliant la fréquence à la longueur d’onde est la suivante :

$$\lambda ={\frac {c}{f}}\quad \mathrm {avec} \quad c\approx 2.99792\;\mathrm {m/s}$$

Nous avons donc une longueur d’onde :

$$\lambda \approx 0.345382\mathrm {m}$$

Liste des pièces

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Boucles

Elles doivent avoir un périmetre de longueur ${\textstyle \lambda }$, donc un diametre de ${\textstyle \approx 0.11\mathrm {m} }$. Elles se fixent au corps par quatres vis M3, deux par boucle. Une pièce en résine au sommet de l’antenne permet de maintenir les deux boucles orthogonales entre elles. De plus, cette pièce permet au deux boucle de ne pas rentrer en contact.

Corps

Il permet aux boucle de s’élever au-dessus du plan de masse, d’un distance inférieur à ${\textstyle 0.1\times \lambda }$. Dans notre cas cette distance est de 0.031 m. L’impédance de l’antenne dépendant ainsi que son gain pour des sources proche de l’horizon dépende de cette distance. Le corps est en résine, imprimé 3D en deux parties, le couvercle et la partie principale. Pour passer le contact éléctrique et maintenir le corps solidaire entre les boucles et le plan de masse, des inserts M3 sont utilisé. Quatre inserts dans le couvercle pour y visser les boucles, et quatre dans la partie principale pour se visser au plan de masse. Ceci permet de braser les cables coaxiaux avec suffisament de facilité sans compromettre la structure mécanique de l’antenne.

Cables coaxiaux

Ils permettent de transmettre les informations éléctro-magnétiques des boucles de réceptions vers la prise SMA située sous l’antenne. Ils sont au nombre de quatre dans le corps de l’antenne, brasé entre les inserts de la partie supérieur et sur la prise SMA de la partie inférieur. Les masses de ces cables sont commune. Le schéma décrivant le montage est représenté sur la figure ci-dessous :

Schéma de montage des cables coaxiaux.

Plan de masse

Il doit être inscrit dans un cercle de taille minimal de diamètre d’une demi-longueur d’onde. Ici, nous avons un octogone inscrit dans un cercle de diamètre de 173 mm

Réalisation

Pour réaliser ces antennes, les machines suivantes sont necessaire :

• une cintreuse
• une imprimante 3D
• un outils de découpe de tole
• un fer à souder

De plus, il faut aussi :

• 8 à 12 vis M3 selon les versions
• tige rond ou plat de 4 mm
• tole d’acier ou d’aluminium

Les quatres vis supplémentaires servent à attacher le connecteur SMA au plan de masse. La difference entre les antennes à profilé rond ou plat n’est pas encore établie. La tôle du plan de masse peut-être soumise à la rouille, il est recommandé d’utilser de l’aluminium.

Plan des differentes pièces

Dessins industriel

Assemblage

Photo et explication des montages

Validation

Test de vérification Plan et photo des montages

Conclusion

Au jour d’aujourd’hui xDDD