Tamara Wilhite est rédactrice technique, ingénieure industrielle, mère de deux enfants et auteure publiée de science-fiction et d’horreur.
L’Université de Drexel a annoncé en septembre 2018 qu’elle avait développé des antennes pulvérisées qui, selon elles, sont tout aussi efficaces que celles actuellement utilisées dans les téléphones mobiles et les étiquettes RFID. Les antennes à vaporiser sont similaires aux antennes flexibles « imprimées », mais sont probablement sujettes à un certain nombre de problèmes supplémentaires. Examinons les problèmes liés aux antennes imprimées avant d’aborder les limites et les problèmes liés aux antennes à vaporiser, ce qui signifie que les antennes à circuit imprimé ne vont pas disparaître.
Les problèmes connus avec les antennes imprimées
J’ai travaillé avec plusieurs antennes imprimées, celles qui sont plus proches d’une couche sérigraphiée ou d’une image imprimée par une imprimante que les conceptions d’antennes classiques. Les performances ont été au mieux marginales pour la plupart des applications. Si l’antenne a des éléments longs, les caractéristiques résistives de la peinture en font une mauvaise antenne. Une antenne courte comme celles pour le WiFi ou le Bluetooth est moins affectée par cette résistance. (Si l’antenne est 10 fois plus longue, vous obtiendrez 10 fois plus de résistance.) Vous pouvez utiliser ces antennes à l’intérieur pour gérer le trafic des téléphones portables, mais pas à l’extérieur sur de longues distances. Cela les exclut comme une alternative aux énormes tours de téléphonie cellulaire que nous aimerions remplacer ou au moins faire baisser le prix.
La question de savoir si des antennes imprimées pourraient ou non être utilisées pour gérer la 5G est discutable. En effet, ces antennes ne peuvent être utilisées en toute sécurité qu’à faible puissance. L’une des entreprises européennes a fabriqué une antenne imprimée pour les radios CB des gros camions. Il fonctionnait bien à 4 watts, mais si vous y mettiez plus de puissance, il fondait littéralement !
Les antennes planaires comme celles-ci sont assez fines (moins de 1/8″) – vous avez rarement besoin de quelque chose de plus fin.
Tamara Wilhite
Les problèmes prévisibles avec les antennes à vaporiser
Imaginez un design imprimé sur un T-shirt, que vous l’ayez fait par sérigraphie ou en imprimant le design sur une imprimante à jet d’encre haut de gamme (ou équivalent). Au bout d’un moment, toute la flexion du matériau conduit le dessin coloré à se fissurer et à se déformer. Il peut commencer à se décoller par endroits. Les chances de cela augmentent s’il est exposé au soleil, à la pluie et à la machine à laver. Si vous utilisez des antennes vaporisées dans des appareils portables, vous exposez ces antennes aux mêmes conditions difficiles. Cependant, s’ils se plient au point de se casser, vous avez ruiné l’antenne.
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Faites baisser le prix en ayant une antenne très fine, et vous la rendez d’autant plus fragile. S’il est pulvérisé comme de l’encre, vous risquez d’abîmer l’antenne si un oiseau la gratte ou si quelqu’un asperge le mur d’un jet d’eau pour le nettoyer.
Si l’antenne pulvérisée est encastrée dans un mur en stratifié, le déplacement des fondations, les impacts sur le mur et d’autres problèmes structurels pourraient casser l’antenne, la ruinant à nouveau.
Pourquoi les antennes pour circuits imprimés restent la norme de l’industrie
Les antennes à circuit imprimé bon marché sont une technologie établie. Les MMIC sont généralement de petites antennes PCB, et elles sont régulièrement utilisées dans les téléphones portables. Les antennes de circuits imprimés fabriquées en posant des traces sur de fines feuilles de fibre de verre sont relativement étroites et légères, mais elles sont incroyablement robustes. Comparez cela à l’encre nanosilver qui pourrait être imprimée sur une antenne mais qui est à la fois coûteuse et soulève la question de la toxicité des nanoparticules.
MMIC par WA5VJB
Kent Électronique
Les polymères conducteurs ne sont pas vraiment une alternative, car ils sont sujets à l’instabilité thermique et peuvent se dégrader avec le temps. Les antennes en graphène et en argent ont tout simplement de mauvaises performances ; les antennes MXene ont été 50 fois meilleures que les antennes en graphène et 300 fois meilleures que l’encre d’argent dans la transmission du signal radio. Le rapport n’a pas indiqué leurs performances par rapport à des antennes RF conventionnelles de taille similaire.
À l’inverse, le fait que la technologie soit encore au stade de laboratoire signifie que vous ne pouvez pas vous attendre à utiliser des antennes imprimées de sitôt pour votre projet. La solution consiste à acheter une petite antenne de carte de circuit imprimé robuste et abordable qui est déjà sur le marché.
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