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Antennes et adaptation d'impédance pour l'IoT
L'antenne est l'endroit où la conception radio rencontre les règles. Son gain entre dans les limites de p.i.r.e. de l'EN 300 328 et dans l'hypothèse de 6 dBi de la FCC 15.247 ; son connecteur décide si une radio Part 15 respecte la section 15.203 ; la changer après certification déclenche la section 15.204 aux États-Unis et une revue de laboratoire selon les règles PTCRB. Cette page, mise à jour le 7 octobre 2026, expose d'abord ce que disent réellement les textes sur les antennes (FCC Part 15, la RED et son guide, l'EN 300 328, NAPRD03 et PPMD de PTCRB, le plan d'essai OTA CTIA), puis traite l'ingénierie : familles d'antennes, longueurs d'onde en espace libre par bande, la limite des petites antennes qui rend l'adaptation sub-GHz difficile, le calcul de l'affaiblissement de réflexion, la méthode d'adaptation, le plan de masse, le désaccord, les métriques OTA, le front-end GNSS et la corrélation MIMO. La physique est donnée avec sa référence de manuel ou de revue ; les valeurs que seule une fiche technique peut fournir sont laissées à la fiche technique.
Ce que disent les textes sur l'antenne
Section intitulée « Ce que disent les textes sur l'antenne »| Texte | Disposition | Ce qu'elle exige |
|---|---|---|
| FCC 15.203 | Exigence relative à l'antenne | Le radiateur intentionnel doit être conçu pour qu'aucune autre antenne que celle fournie par la partie responsable ne puisse être utilisée. Une antenne fixée à demeure ou un couplage spécifique suffit ; une prise d'antenne ou un connecteur électrique standard est interdit. Certains appareils sont exemptés, dont ceux à installation professionnelle, l'installateur répondant alors de l'antenne |
| FCC 15.204(c)(1) à (3) | Types d'antenne | La radio ne peut fonctionner qu'avec les antennes avec lesquelles elle est autorisée ; le « type » désigne des diagrammes semblables dans la bande et hors bande. Les essais se font avec l'antenne de plus fort gain de chaque type, à la puissance maximale ; la demande liste les types d'antenne acceptés |
| FCC 15.204(c)(4) | Changement d'antenne | Même type et gain directionnel égal ou inférieur : commercialisation et usage sans nouvel essai. Autre type ou gain supérieur : uniquement par les procédures de modification de la section 2.1043 |
| FCC 15.212(a)(1)(iv) | Modules | Un émetteur modulaire respecte 15.203, 15.204(b) et 15.204(c) ; l'antenne est fixée à demeure ou utilise un coupleur spécifique à chaque connexion, câble compris |
| FCC 15.247(b)(4) | Gain d'antenne | Les limites de puissance conduite supposent des antennes de 6 dBi au plus ; au-delà, la puissance conduite est réduite du nombre de dB de gain excédentaire |
| FCC 15.247(c)(1) | Liaisons fixes point à point | 2400 à 2483,5 MHz : 1 dB de réduction de puissance par tranche de 3 dB au-delà de 6 dBi. 5725 à 5850 MHz : pas de réduction |
| RED, article 2, paragraphe 1, point 1 | Définition | L'équipement radio inclut un produit « qui doit être complété d'un accessoire, tel qu'une antenne » pour émettre ou recevoir |
| Guide RED, section 1.7.4.6 | Antennes | Les antennes passives mises sur le marché comme unité commerciale unique ne sont pas couvertes. Un équipement radio avec antenne fixée est soumis à toutes les exigences de la RED ; l'interface radio vers antenne n'a pas à être évaluée sauf si la radio est aussi vendue sans antenne. Les antennes actives sont toujours couvertes |
| Guide RED, section 1.7.4.7 | Équipements raccordés aux antennes | Les amplificateurs, filtres, répartiteurs, convertisseurs, coupleurs d'antenne et commutateurs destinés à être raccordés à une antenne sont couverts |
| RED, article 10, paragraphe 8, et annexe VI point 8 | Accessoires | Les instructions et la déclaration UE de conformité décrivent les accessoires, comme les antennes, qui permettent à l'équipement de fonctionner comme prévu. Le guide ajoute qu'une radio livrée sans antenne indique les caractéristiques techniques de l'antenne, de façon générique ou par référence |
| EN 300 328 V2.2.2, clause 4.2.4 | Types d'antenne | Antennes intégrées ou dédiées uniquement ; une antenne dédiée est évaluée avec l'équipement. Une antenne raccordée au PCB par un connecteur interne compte comme intégrée (clause 3.1) |
| EN 300 328 V2.2.2, clause 4.3 | Puissance et rayonnements non essentiels | La puissance de sortie RF est une p.i.r.e. moyenne, 20 dBm au maximum. Les limites de rayonnements non essentiels s'appliquent au port d'antenne s'il y a un connecteur ; pour une antenne intégrée, elles sont en p.a.r. jusqu'à 1 GHz et en p.i.r.e. au-delà |
| PTCRB NAPRD03 V6.26, section 2.9 | OTA | L'évaluation de la performance RF est obligatoire pour tous les types d'appareils passant par PTCRB ou IoT Network Certified, selon le plan d'essai OTA de CTIA en vigueur au dépôt |
| PTCRB PPMD V4.2, section 11.6.4 | Changement d'antenne (ECO) | Le laboratoire Primary décide si des essais TRP, C-TIS, TIS, RSE, NHPRP ou NHPIS sont nécessaires, et si des essais OTA complets ou des contrôles ponctuels suffisent |
| PTCRB PPMD V4.2, section 11.11.7 | Appareils parent et enfant | Le sous-système d'antenne d'un appareil enfant doit être semblable en conception et en performance à celui du parent et reposer sur la même spécification de conception |
Deux conséquences pour la conception. D'abord, dans l'UE, le gain d'antenne est à l'intérieur de la limite : avec un plafond de 20 dBm p.i.r.e., un ensemble antenne de 3 dBi laisse au plus 17 dBm de puissance conduite. Selon la 15.247, un gain jusqu'à 6 dBi ne coûte rien face à la limite de 1 W conduite. Une conception dimensionnée à la limite FCC doit donc être réduite pour l'UE. Ensuite, le choix d'antenne se fige tôt : un changement ultérieur est une modification au titre de la section 2.1043 côté FCC, une réévaluation au titre de la RED et une décision de laboratoire côté PTCRB.
Familles d'antennes
Section intitulée « Familles d'antennes »| Famille | Usage typique | Points forts | Limites |
|---|---|---|---|
| Antenne chip (céramique) | 2,4 GHz, 5 GHz, GNSS, UWB, quelques références sub-GHz | Petite, livrée avec un routage de référence, une zone de dégagement et un point de départ d'adaptation | Ses performances dépendent de la carte et du plan de masse qui la portent, pas seulement du composant |
| IFA, méandre, monopôle (piste PCB) | 2,4 GHz, 5 GHz, sub-GHz sur cartes plus grandes | Aucun composant ajouté, diagramme proche de l'omnidirectionnel | Occupe un bord de carte, sensible au substrat et à l'environnement |
| PIFA | Cellulaire multibande, appareils plus grands | Plusieurs résonances, placée au-dessus du plan de masse | Demande de la hauteur au-dessus du PCB |
| Patch (céramique ou microruban) | GNSS, UWB | Directionnelle, polarisation circulaire possible | Demande un plan de masse, bande étroite |
| Externe (fouet, hélice, dipôle) | Sub-GHz, cellulaire, passerelles | Éloignée de la carte, volume plus grand possible | Contraintes de connecteur et de la section 15.203, exposition mécanique |
Les fiches techniques d'antennes chip donnent le gain, l'efficacité et la bande passante mesurés sur la carte d'évaluation du fabricant. Ces valeurs appartiennent à cette carte : sur un autre plan de masse, dans un autre boîtier, elles changent. Prenez-les comme point de départ et le routage de référence comme partie de la spécification.
Longueur d'onde en espace libre par bande
Section intitulée « Longueur d'onde en espace libre par bande »La longueur d'onde vaut c/f. Les antennes sur PCB sont plus courtes que ces valeurs à cause du diélectrique et du plan de masse, d'une quantité que seules la simulation ou la mesure donnent.
| Technologie | Bande | Longueur d'onde | Quart d'onde |
|---|---|---|---|
| SRD sub-GHz, UE | 863 à 870 MHz | 347,4 à 344,6 mm | 86,8 à 86,1 mm |
| Bande 15.247, États-Unis | 902 à 928 MHz | 332,4 à 323,1 mm | 83,1 à 80,8 mm |
| Cellulaire bande basse (exemple 700 MHz) | 700 MHz | 428,3 mm | 107,1 mm |
| GPS L5 | 1176,45 MHz | 254,8 mm | 63,7 mm |
| GPS L1 | 1575,42 MHz | 190,3 mm | 47,6 mm |
| BLE, Wi-Fi 2,4 GHz | 2400 à 2483,5 MHz | 124,9 à 120,7 mm | 31,2 à 30,2 mm |
| Wi-Fi 5 GHz (U-NII-1 à U-NII-3) | 5150 à 5850 MHz | 58,2 à 51,2 mm | 14,6 à 12,8 mm |
| Wi-Fi 6 GHz, UE (décision (UE) 2021/1067) | 5945 à 6425 MHz | 50,4 à 46,7 mm | 12,6 à 11,7 mm |
| Wi-Fi 6 GHz, États-Unis (U-NII-5 à U-NII-8) | 5925 à 7125 MHz | 50,6 à 42,1 mm | 12,6 à 10,5 mm |
| UWB canal 5 / canal 9 | 6489,6 / 7987,2 MHz | 46,2 / 37,5 mm | 11,5 / 9,4 mm |
Le volet réglementaire de chaque bande est traité ailleurs : EN 300 328 pour le 2,4 GHz dans l'UE et 15.247 aux États-Unis, EN 303 687 pour les RLAN 6 GHz dans l'UE et 15.407 aux États-Unis, EN 303 413 pour les récepteurs GNSS. Voir essais RED et normes FCC.
La limite des petites antennes
Section intitulée « La limite des petites antennes »Une antenne contenue dans une sphère de rayon a très inférieur à la longueur d'onde a un facteur de qualité de rayonnement minimal élevé, et la bande passante diminue quand Q augmente. Chu a établi cette borne en 1948 ; McLean (1996) l'a donnée sous forme fermée pour une antenne à polarisation linéaire :
Qmin = 1/(ka)3 + 1/(ka), avec k = 2π/λ.
Exemple chiffré pour une sphère de 10 mm de rayon (la sphère doit contenir tous les courants rayonnants, y compris ceux du plan de masse) :
| Fréquence | ka | Qmin |
|---|---|---|
| 868 MHz | 0,182 | environ 172 |
| 1575,42 MHz | 0,330 | environ 31 |
| 2441,75 MHz (centre de la bande 2,4 GHz) | 0,512 | environ 9,4 |
Le même volume est environ dix-huit fois plus contraint à 868 MHz qu'à 2,4 GHz. C'est la physique derrière deux constats de terrain : les petites antennes sub-GHz ont une bande étroite et se désaccordent facilement, et le plan de masse fait partie de l'antenne (l'agrandir augmente a). La borne est une limite inférieure de Q pour une antenne idéale sans pertes ; les antennes réelles se situent au-dessus, et les pertes n'élargissent la bande qu'en gaspillant de la puissance.
Affaiblissement de réflexion, ROS et perte de désadaptation
Section intitulée « Affaiblissement de réflexion, ROS et perte de désadaptation »Avec le coefficient de réflexion |Γ| : affaiblissement de réflexion RL = -20 log|Γ|, ROS = (1 + |Γ|)/(1 - |Γ|), perte de désadaptation = -10 log(1 - |Γ|²).
| S11 | abs(Γ) | ROS | Puissance réfléchie | Perte de désadaptation |
|---|---|---|---|---|
| -6 dB | 0,501 | 3,01 | 25,1 % | 1,26 dB |
| -9,54 dB | 0,333 | 2,00 | 11,1 % | 0,51 dB |
| -10 dB | 0,316 | 1,92 | 10,0 % | 0,46 dB |
| -14 dB | 0,200 | 1,50 | 4,0 % | 0,18 dB |
| -20 dB | 0,100 | 1,22 | 1,0 % | 0,04 dB |
Moins 10 dB est une convention de conception répandue, pas une exigence d'une réglementation ou d'un plan d'essai. Le tableau montre pourquoi viser une adaptation plus profonde rapporte peu : passer de -10 à -20 dB récupère 0,42 dB. Une antenne qui rayonne mal (à pertes, désaccordée par du métal, plan de masse trop petit) peut afficher un excellent S11, car la puissance est dissipée et non réfléchie. L'efficacité et la puissance rayonnée se mesurent en chambre, elles ne se déduisent pas du S11.
Méthode de mise au point du réseau d'adaptation
Section intitulée « Méthode de mise au point du réseau d'adaptation »Le réseau d'adaptation transforme l'impédance de l'antenne au point d'alimentation vers la référence de 50 ohms de la radio.
Topologies
Section intitulée « Topologies »| Topologie | Éléments | Usage |
|---|---|---|
| Réseau en L | Un série, un parallèle | Deux éléments atteignent toute impédance depuis 50 ohms, mais seulement d'un côté de l'abaque pour un agencement donné ; bande étroite |
| Réseau en pi | Parallèle, série, parallèle | Empreinte pour les deux agencements en L ; la position inutilisée reste vide ou reçoit un pont de zéro ohm. Courant sur les routages de référence |
| Réseau en T | Série, parallèle, série | Même souplesse, moins courant sur les cartes IoT |
Prévoir une empreinte en pi coûte peu et garde les deux solutions en L disponibles une fois le boîtier connu. Les composants doivent être spécifiés à la fréquence de travail : une inductance ne se comporte en inductance que bien en dessous de sa fréquence d'autorésonance, et le Q des inductances et des condensateurs à cette fréquence fixe les pertes du réseau. Utilisez les modèles RF du fabricant (paramètres S), pas la valeur nominale.
Étapes de mesure
Section intitulée « Étapes de mesure »- Prévoir un point de mesure au point d'alimentation de l'antenne (point de sonde coaxial ou queue de cochon soudée au réseau d'adaptation).
- Étalonner l'analyseur de réseau vectoriel en bout de câble (circuit ouvert, court-circuit, charge), puis ramener le plan de référence au point d'alimentation par extension de port.
- Mesurer dans la configuration mécanique finale : carte dans le boîtier, batterie, écran, câbles, fixation.
- Lire le S11 sur l'abaque de Smith sur toute la bande et relever l'impédance au centre de bande.
- Calculer le réseau (tout outil d'abaque de Smith ou simulateur de circuit), monter les composants, mesurer à nouveau. Itérer.
- Vérifier le résultat en rayonné (TRP et TIS, ou efficacité en chambre) : un bon S11 est nécessaire, pas suffisant.
- Vérifier la dispersion : quelques exemplaires et, si pertinent, la température, car les tolérances des composants déplacent une adaptation à Q élevé.
Le câble porte lui-même du courant sur sa tresse extérieure et peut rayonner, ce qui modifie la mesure. Une ferrite sur le câble, ou une mesure depuis le port de la radio en utilisant la radio elle-même, sont des moyens courants de vérifier que le câble ne fait pas partie de l'antenne.
Plan de masse et zone de dégagement
Section intitulée « Plan de masse et zone de dégagement »Pour les antennes monopôle, IFA et chip, le plan de masse du PCB est l'autre moitié de l'antenne. Trois conséquences découlent de la physique ci-dessus :
- La zone d'exclusion de la fiche technique fait partie de l'antenne. Ni cuivre, ni piste, ni via à l'intérieur, sur aucune couche, sauf si la fiche technique l'autorise. Ses dimensions viennent de la fiche technique de la référence choisie, jamais d'une règle générique.
- La taille du plan de masse limite la fréquence basse à laquelle l'antenne fonctionne bien, comme le montre la borne de Chu. Vérifiez la taille de carte utilisée pour les valeurs publiées de la fiche technique ; une carte plus petite ne les reproduira pas.
- Le placement en bord ou en coin de carte, la zone d'exclusion dépassant du plan de masse, est la disposition de presque tous les routages de référence ; une antenne entourée de cuivre ne rayonne pas comme prévu.
Pour un patch GNSS, le plan de masse sous le patch façonne le diagramme et le rapport axial ; la fiche technique du patch donne la taille de plan de masse utilisée pour ses valeurs.
Désaccord dans le produit assemblé
Section intitulée « Désaccord dans le produit assemblé »| Source | Mécanisme | Que faire |
|---|---|---|
| Boîtier plastique proche de l'antenne | Charge diélectrique qui abaisse la résonance | Ajuster dans le boîtier fermé |
| Batterie, écran, blindages, pièces métalliques | Couplage, déformation du diagramme, pertes | Les tenir hors de la zone d'exclusion ; valider assemblé |
| Main ou corps de l'utilisateur | Charge et absorption | Tester dans les positions d'usage ; le plan CTIA comprend un document sur les fantômes en champ proche (CTIA 01.72) |
| Câbles en service (USB, capteurs) | Courant de mode commun, le câble rayonne | Tester avec et sans câbles ; ferrite ou filtrage si nécessaire |
| Régulateurs à découpage, horloges, bus rapides | Bruit couplé dans le récepteur | Se voit en TIS dégradée plutôt qu'en TRP ; séparation au routage, filtrage |
| ESD sur une antenne exposée | Dégâts sur le front-end | Protection de capacité compatible RF sur la ligne d'antenne |
L'ampleur de chaque effet dépend du produit. Ce qui compte est l'ordre de travail : S11 sur carte nue, puis sur produit assemblé, puis mesures rayonnées.
Métriques et plans d'essai OTA
Section intitulée « Métriques et plans d'essai OTA »Les mesures OTA se font sur l'appareil complet, en chambre. La TRP (Total Radiated Power) intègre la puissance rayonnée sur la sphère ; la TIS (Total Isotropic Sensitivity) est la sensibilité intégrée sur la sphère. Les deux incluent l'antenne, l'adaptation, le front-end et, pour la TIS, les perturbations propres du produit. Le PPMD V4.2 définit aussi la C-TIS (combinée sur toutes les voies de réception s'il y en a plusieurs) et les métriques proches de l'horizon NHPRP et NHPIS pour les appareils installés dans une orientation fixe.
Plan d'essai CTIA
Section intitulée « Plan d'essai CTIA »Le CTIA Certification Test Plan for Wireless Device Over-the-Air Performance a été restructuré dans la Version 4.0 (publiée le 14 février 2022) en 17 documents thématiques, dont CTIA 01.01 (périmètre et applicabilité), 01.20 (SISO en chambre anéchoïque), 01.21 (SISO en chambre réverbérante), 01.22 (SISO en ondes millimétriques), 01.40 et 01.41 (MIMO), 01.50 à 01.52 (technologies radio, dont la localisation), 01.70 (incertitude de mesure), 01.71 (installation et positionnement de l'appareil) et 01.72 (fantômes en champ proche). PTCRB renvoie à la « version active » : vérifiez sur la page des plans d'essai CTIA la version en vigueur de chaque document au moment du dépôt.
PTCRB : ce que NAPRD03 V6.26 exige des objets IoT
Section intitulée « PTCRB : ce que NAPRD03 V6.26 exige des objets IoT »| Élément | NAPRD03 section 2.9.2 |
|---|---|
| Tableau des caractéristiques IoT | (1) plus de 100 Ko par transaction ? (2) plus de 24 transactions par jour en moyenne ? (3) installé dans une orientation fixe par rapport à l'horizon ? |
| Toujours | OTA seulement dans la RAT de plus haut niveau, dans chacune de ses bandes prises en charge, plus les bandes prises en charge seulement dans une RAT de niveau inférieur |
| Trois réponses « N » | TRP sur toutes les bandes et tous les canaux pris en charge ; TIS sur le canal médian pour les bandes au-dessus de 1 GHz, sur les canaux bas, médian et haut en dessous de 1 GHz ; chambre anéchoïque ou réverbérante |
| (1) et (2) « N », (3) « Y » | NHPRP ±30° et NHPIS ±30° en chambre anéchoïque à la place de TRP et TIS (chambre réverbérante avec TRP et TIS si l'appareil est trop grand) |
| Réduction de puissance par capteur de proximité | TRP mesurée selon CTIA 01.01, section 2.1.3 |
| Fonctionnement simultané cellulaire et Wi-Fi | Essais de désensibilisation cellulaire selon CTIA 01.20, section 4.9 |
Les opérateurs cibles peuvent ajouter leurs propres exigences ; voir AT&T NAF IoT cellulaire, Verizon Open Development et laboratoire IoT T-Mobile.
Dans les spécifications 3GPP, la TS 38.521-1 est la spécification de conformité NR pour l'émission et la réception radio en FR1 autonome ; la partie 2 couvre la FR2. La performance rayonnée de l'antenne est spécifiée à part : TS 37.544 pour les essais de conformité OTA UTRA et E-UTRA, et TS 38.161 (exigences) avec TS 38.561 (méthodes d'essai) pour la NR en FR1, où le 3GPP appelle la métrique de réception TRS, Total Radiated Sensitivity.
Front-end GNSS
Section intitulée « Front-end GNSS »| Paramètre | Valeur | Source |
|---|---|---|
| Fréquence centrale L1 | 1575,42 MHz | GPS SPS Performance Standard 2020 |
| Fréquence centrale L5 | 1176,45 MHz | GPS SPS Performance Standard 2020 |
| Polarisation | Circulaire droite | GPS SPS Performance Standard 2020 |
| Puissance reçue minimale L1 C/A | -158,5 dBW (-128,5 dBm), dans les conditions de l'IS-GPS-200 | GPS SPS Performance Standard 2020, section 2.2.1.1 |
Un patch passif alimente un LNA sur la carte ; une antenne active intègre le LNA et est alimentée par la ligne coaxiale. Dans l'UE, une antenne active vendue seule est un équipement radio (guide RED, section 1.7.4.6).
L'ordre entre filtre et LNA découle de la formule de bruit en cascade (Friis, 1946) : F = F1 + (F2 - 1)/G1 + ... . Un filtre passif placé avant le LNA ajoute directement ses pertes d'insertion au facteur de bruit ; placé après, sa contribution est divisée par le gain du LNA. Le filtre en premier protège le LNA des émetteurs proches puissants (cellulaire, Wi-Fi du même produit) au prix du bruit ; le LNA en premier donne le facteur de bruit le plus bas mais laisse le LNA exposé. Le choix dépend des émetteurs présents sur la carte et de la linéarité du LNA, deux données des fiches techniques et du bilan de liaison.
MIMO et diversité
Section intitulée « MIMO et diversité »La grandeur de mérite pour deux antennes est le coefficient de corrélation d'enveloppe (ECC), 0 pour des signaux décorrélés et 1 pour des signaux identiques. Blanch, Romeu et Corbella (2003) ont montré qu'il peut se calculer à partir des paramètres S :
ECC = abs(X)² / [(1 - abs(S11)² - abs(S21)²)(1 - abs(S22)² - abs(S12)²)], où X est le conjugué complexe de S11 multiplié par S12, plus le conjugué complexe de S21 multiplié par S22.
La formule suppose des antennes sans pertes dans un environnement multitrajet uniforme. Les petites antennes IoT ont des pertes, la valeur issue des paramètres S est donc optimiste ; le calcul à partir des diagrammes mesurés en chambre est le plus fiable. L'éloignement, la polarisation orthogonale, des couvertures de diagramme différentes et la mise en forme du plan de masse (fentes, lignes de neutralisation) sont les leviers. Le plan CTIA a ses propres documents MIMO (01.40, 01.41), et la section 2.9.4 de NAPRD03 traite de la diversité de réception et du MIMO.
Filtres partageant une antenne
Section intitulée « Filtres partageant une antenne »| Filtre | Fonction |
|---|---|
| Diplexeur | Combine deux bandes disjointes sur une antenne, par exemple 2,4 GHz et 5 GHz |
| Duplexeur | Sépare émission et réception sur une antenne en cellulaire FDD |
| Filtres SAW et BAW | Sélection de bande et réjection des émetteurs proches ; le choix entre les deux dépend de la fréquence, de la tenue en puissance et de la dérive en température, selon la fiche technique |
Les filtres agissent aussi sur ce que mesure l'EN 300 328 : pour une antenne intégrée, les rayonnements non essentiels de l'émetteur se mesurent en rayonné (p.a.r. jusqu'à 1 GHz, p.i.r.e. au-delà), donc les harmoniques sortent par l'antenne et par le filtrage qui la précède.
Affirmations que les textes contredisent
Section intitulée « Affirmations que les textes contredisent »| Affirmation | Ce que dit le texte |
|---|---|
| « Une antenne passive doit porter le marquage CE au titre de la RED » | Les antennes passives mises seules sur le marché ne sont pas couvertes (guide RED, section 1.7.4.6). Les antennes actives et les équipements destinés à être raccordés à une antenne le sont |
| « Toute antenne de même gain peut remplacer l'antenne certifiée selon la FCC » | Seulement une antenne du même type et de gain égal ou inférieur ; le « type » désigne des diagrammes semblables dans la bande et hors bande (15.204(c)(1) et (c)(4)) |
| « Un connecteur SMA convient sur un produit Part 15 » | Une prise d'antenne ou un connecteur électrique standard est interdit ; une antenne fixée à demeure ou un couplage spécifique est exigé, sauf pour les appareils à installation professionnelle (15.203) |
| « La 15.247 fixe une limite de p.i.r.e. » | Elle fixe une puissance conduite avec une hypothèse d'antenne de 6 dBi (15.247(b)(4)). C'est l'EN 300 328 qui fixe une p.i.r.e. |
| « Un S11 inférieur à -10 dB est l'exigence réglementaire » | Aucune réglementation ni aucun plan d'essai ne fixe de valeur de S11 ; régulateurs et opérateurs évaluent la puissance et la sensibilité rayonnées |
| « La version actuelle du plan d'essai OTA CTIA est la 3.x » | La Version 4.0 (14 février 2022) a découpé le plan en documents thématiques ; PTCRB applique la version active au dépôt (NAPRD03 section 2.9) |
| « La 3GPP TS 38.521 couvre la TRP et la TIS des appareils FR1 » | La TS 38.521-1 couvre l'émission et la réception en conduit ; la TRP et la TRS en FR1 sont dans les TS 38.161 et TS 38.561, l'OTA LTE dans la TS 37.544 |
| « L'OTA est facultatif pour les modules et objets IoT » | L'évaluation de la performance RF est obligatoire pour tous les types d'appareils sous PTCRB et IoT Network Certified (NAPRD03 section 2.9) |
| « Tout changement d'antenne impose une nouvelle certification » (PTCRB) | C'est un ECO ; le laboratoire Primary décide quels essais OTA sont nécessaires et si des contrôles ponctuels suffisent (PPMD section 11.6.4) |
Pour aller plus loin
Section intitulée « Pour aller plus loin »- Qualification Bluetooth SIG : qualification RF et protocole de la radio BLE derrière l'antenne
- Certification UWB FiRa consortium : canaux UWB et espacement des antennes pour la mesure de distance
- Certification Wi-Fi Alliance : interopérabilité sur 2,4, 5 et 6 GHz
- Certification module PTCRB : conformité cellulaire et OTA pour les opérateurs nord-américains
- Champ d'application de la RED : modules, antennes et récepteurs au titre de la RED
- Procédure FCC : approbation modulaire et conditions de la section 15.212
- Glossaire : définitions de TRP, OTA et EIRP
Voir aussi
Section intitulée « Voir aussi »- Radio : blocage RX, sélectivité et intermodulation (essais)
- Émissions rayonnées CEM : pré-scan et essai final
- Banc de préconformité CEM : cellule TEM, sondes, RSIL
- Types de chambres CEM : SAC, FAR, OATS, GTEM, réverbération
- Procédures DAS : IEC 62209 et EN 50360
Sources & références
- 47 CFR 15.203, exigence relative à l'antenne, eCFR www.ecfr.gov/current/title-47/part-15/section-15.203
- 47 CFR 15.204, amplificateurs RF externes et modifications d'antenne, eCFR www.ecfr.gov/current/title-47/part-15/section-15.204
- 47 CFR 15.212, émetteurs modulaires, paragraphe (a)(1)(iv), eCFR www.ecfr.gov/current/title-47/part-15/section-15.212
- 47 CFR 15.247, fonctionnement dans les bandes 902-928 MHz, 2400-2483,5 MHz et 5725-5850 MHz, paragraphes (b) et (c), eCFR www.ecfr.gov/current/title-47/part-15/section-15.247
- Directive 2014/53/UE (RED), article 2, paragraphe 1, point 1, article 10, paragraphe 8, annexe VI point 8, EUR-Lex eur-lex.europa.eu/eli/dir/2014/53/oj
- Guide de la directive 2014/53/UE (RED), sections 1.7.4.6 et 1.7.4.7, Commission européenne ec.europa.eu/docsroom/documents/33162
- ETSI EN 300 328 V2.2.2 (2019-07), clauses 3.1, 4.2.4 et 4.3, ETSI www.etsi.org/deliver/etsi_en/300300_300399/300328/02.02.02_60/en_300328v020202p.pdf
- ETSI EN 303 413, récepteurs GNSS, ETSI www.etsi.org/deliver/etsi_en/303400_303499/303413/
- CTIA Certification publie le Test Plan for Wireless Device Over-the-Air Performance Version 4.0 (14 février 2022), CTIA Certification ctiacertification.org/news/ctia-certification-publishes-the-test-plan-for-wireless-device-over-the-air-ota-performance-version-4-0/
- PTCRB NAPRD03 V6.26, octobre 2026, section 2.9 évaluation de la performance RF, CTIA Certification www.ptcrb.com/wp-content/uploads/2026/10/NAPRD03-V6.26.pdf
- PTCRB Program Management Document (PPMD) V4.2, octobre 2026, sections 11.6.4 et 11.11.7, CTIA Certification www.ptcrb.com/wp-content/uploads/2026/10/PTCRB-PPMD-V4.2.pdf
- 3GPP TS 38.521-1, spécification de conformité UE NR, émission et réception radio, partie 1 : Range 1 autonome, 3GPP www.3gpp.org/dynareport/38521-1.htm
- 3GPP TS 38.561, exigences et méthodes d'essai TRP et TRS des UE NR en FR1, 3GPP www.3gpp.org/dynareport/38561.htm
- 3GPP TS 38.161, exigences TRP et TRS des UE NR, Range 1, 3GPP www.3gpp.org/dynareport/38161.htm
- 3GPP TS 37.544, performance OTA des UE UTRA et E-UTRA, essais de conformité, 3GPP www.3gpp.org/dynareport/37544.htm
- GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5e édition, avril 2020, section 2.2.1.1, US Department of Defense (gps.gov) www.gps.gov/sites/default/files/2025-07/2020-SPS-performance-standard.pdf
- L. J. Chu, Physical limitations of omni-directional antennas, Journal of Applied Physics, 1948 (secondaire, référence de physique), AIP Publishing doi.org/10.1063/1.1715038
- J. S. McLean, A re-examination of the fundamental limits on the radiation Q of electrically small antennas, 1996 (secondaire, référence de physique), IEEE Transactions on Antennas and Propagation doi.org/10.1109/8.496253
- S. Blanch, J. Romeu, I. Corbella, Exact representation of antenna system diversity performance from input parameter description, 2003 (secondaire, référence de physique), Electronics Letters (IET) doi.org/10.1049/el:20030495
- H. T. Friis, A note on a simple transmission formula, 1946 (secondaire, référence de physique), Proceedings of the IRE doi.org/10.1109/JRPROC.1946.234568
Questions fréquentes
- Une antenne passive vendue seule relève-t-elle de la RED ?
- Non. Le guide de la RED (section 1.7.4.6) indique que les antennes passives ne sont pas couvertes par la directive lorsqu'elles sont mises sur le marché comme unité commerciale unique. Un équipement radio avec son antenne fixée est soumis à toutes les exigences de la RED, et l'interface avec cette antenne n'a pas à être évaluée sauf si la partie radio est aussi vendue sans elle. Les antennes actives (avec des composants actifs qui agissent sur le signal RF) sont toujours couvertes, de même que les amplificateurs, filtres et coupleurs d'antenne destinés à être raccordés à une antenne (section 1.7.4.7). Si la radio est livrée sans antenne, la déclaration UE de conformité (annexe VI, point 8) et les instructions (article 10, paragraphe 8) décrivent les antennes avec lesquelles elle peut être utilisée.
- Peut-on changer l'antenne d'une radio certifiée FCC Part 15 ?
- Seulement dans le cadre des sections 15.203 et 15.204. La radio doit être conçue pour que seule l'antenne fournie par la partie responsable puisse être utilisée : antenne fixée à demeure ou couplage spécifique, jamais une prise d'antenne standard (15.203). Elle ne peut fonctionner qu'avec les antennes avec lesquelles elle a été autorisée ; une antenne du même type et de gain directionnel égal ou inférieur peut être utilisée sans nouvel essai, alors qu'un autre type ou un gain supérieur exige les procédures de modification de la section 2.1043 (15.204(c)(4)). Les essais se font avec l'antenne de plus fort gain de chaque type, à la puissance maximale (15.204(c)(2)).
- Comment le gain d'antenne entre-t-il dans les limites de puissance à 2,4 GHz ?
- Différemment de chaque côté de l'Atlantique. Selon la FCC 15.247(b), la limite porte sur la puissance conduite (1 W en modulation numérique) et suppose des antennes de 6 dBi au plus ; au-delà, la puissance conduite est réduite de l'excès de gain, avec un assouplissement pour les liaisons fixes point à point (15.247(b)(4) et (c)(1)). Selon l'ETSI EN 300 328 V2.2.2, la puissance de sortie RF est définie en p.i.r.e. (20 dBm au maximum) : chaque dB de gain de l'ensemble antenne est retiré de la puissance conduite permise.
- Quel affaiblissement de réflexion viser avec le réseau d'adaptation ?
- Aucune réglementation n'en fixe. Un affaiblissement de réflexion de 10 dB (S11 de moins 10 dB) est une convention de conception courante : 10 pour cent de la puissance incidente est réfléchie, soit un ROS d'environ 1,92 et une perte de désadaptation d'environ 0,46 dB. Un ROS de 2 correspond à 9,54 dB d'affaiblissement de réflexion et à 0,51 dB de perte de désadaptation. Le S11 ne dit rien de l'efficacité : une antenne à pertes peut être parfaitement adaptée et mal rayonner, c'est pourquoi les mesures rayonnées (TRP, TIS) tranchent.
- Pourquoi les petites antennes sub-GHz ont-elles une bande si étroite ?
- À cause de la limite de Chu sur le facteur de qualité de rayonnement d'une antenne électriquement petite. Sous la forme donnée par McLean (IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1996), le Q minimal vaut 1/(ka)^3 + 1/(ka), où a est le rayon de la sphère qui contient les courants rayonnants. Pour une sphère de 10 mm, on obtient environ 172 à 868 MHz contre environ 9,4 à 2,44 GHz. La bande passante varie à l'inverse de Q : un même volume est bien plus difficile à adapter sur une bande sub-GHz. Sur un PCB, le plan de masse porte lui aussi des courants rayonnants, d'où l'importance de sa taille.
- Quels essais OTA PTCRB exige-t-il pour un objet IoT ?
- L'évaluation de la performance RF est obligatoire pour tous les types d'appareils passant par PTCRB ou IoT Network Certified (NAPRD03 V6.26, section 2.9), selon le CTIA Certification Test Plan for Wireless Device Over-the-Air Performance en vigueur au moment du dépôt. Pour un objet IoT, un tableau de trois questions (volume par transaction, nombre de transactions par jour, orientation fixe par rapport à l'horizon) fait choisir entre TRP plus TIS et les métriques proches de l'horizon (NHPRP, NHPIS). Après un changement d'antenne, le laboratoire Primary décide quels essais OTA refaire (PPMD V4.2, section 11.6.4).
- Avec quoi l'antenne GNSS doit-elle travailler ?
- Le GPS L1 est à 1575,42 MHz et le L5 à 1176,45 MHz, et les satellites émettent en polarisation circulaire droite. Le GPS SPS Performance Standard (2020) donne une puissance reçue minimale de moins 158,5 dBW (moins 128,5 dBm) pour le code C/A en L1, dans les conditions de l'IS-GPS-200. Avec des signaux aussi faibles, toute perte avant le premier amplificateur (filtre, piste, désadaptation) s'ajoute directement au facteur de bruit du système : c'est tout l'enjeu de l'ordre entre LNA et filtre SAW.