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Virtual Antenna : une solution qui change la donne pour l'Industrie 4.0... et pour les constructeurs de machines

05-10-2021

Virtual Antenna change les règles du jeu en matière de connectivité IoT. Le monde de l'Internet des Objets (en anglais : Internet of Things ou IoT) se développe de manière exponentielle. Des capteurs de cultures et d'irrigation aux capteurs d'imagerie radar 4D qui aident à protéger les personnes vulnérables dans leur propre habitation, les équipements IoT affectent tous les aspects de notre vie, comme l'écrit le Dr Carles Puente, cofondateur et vice-président de l'innovation chez Ignion.

 

 

30 milliards d'appareils connectés dans le monde

On estime que, d'ici 2030, il y aura plus de 30 milliards d'appareils IoT dans le monde. Il s'agit là d'une augmentation significative par rapport aux 13 milliards d'appareils attendus pour 2021. De nombreuses entreprises veulent tirer parti de cette opportunité exceptionnelle, mais comment peuvent-elles concevoir et développer des équipements IoT de manière rapide et efficace, en utilisant au mieux leurs ressources existantes, tout en veillant à ce que leur produit soit mis sur le marché à une vitesse fulgurante ? Un des plus grands défis à relever est celui de l'antenne. Celle-ci doit en effet répondre aux attentes des opérateurs en matière de performances, éviter une consommation excessive de la batterie, mais aussi tenir compte de nombreux protocoles de connectivité différents et de bandes de fréquences très variées. En raison de toutes ces exigences, la conception d'antennes est une compétence spécialisée que tous les électrotechniciens ne possèdent pas.

 

Une petite puce d'antenne permet une introduction plus rapide et moins coûteuse des composants connectés


Une petite puce d'antenne préassemblée permet de réduire les délais de mise sur le marché sans avoir à relever des défis trop complexes en matière de conception et d'assemblage. La puce d'amplification de signaux d'antenne d'Ignion est conçue sur mesure pour le marché de l'IoT. Cette puce d'antenne est à peine plus grande qu'un grain de riz et est incorporée dans la couche de base en cuivre de la carte de circuit imprimé (PCB) de l'appareil IoT. Ignion utilise la carte de circuit imprimé pour rayonner le signal. Associée à la puce d'amplification de signaux d'antenne, cette technique permet d'atteindre des performances de rayonnement aussi élevées que celles que l'on obtient avec des antennes classiques et des antennes sur mesure.

 

 

Cette technologie présente des avantages considérables. Bien que l'amplificateur d'antenne soit extrêmement compact, il est néanmoins capable de prendre en charge plusieurs bandes de fréquences allant de 600 MHz à 10 GHz. En outre, il n'est pas nécessaire de le modifier pour pouvoir l'adapter à différentes formes et conceptions. Il peut également prendre en charge toutes les normes de communication : 2G, 3G, 4G, 5G, Wi-Fi, Bluetooth, LTE, UWB, et même GNSS et bien d'autres encore. Tout cela signifie que toutes sortes de projets IoT peuvent utiliser la même puce standard, ce qui permet de simplifier les achats et de réaliser des économies d'échelle.

 

 

L'adaptation de différentes bandes de fréquences dans différentes régions géographiques fait également partie du passé. La même puce – légèrement modifiée pour pouvoir répondre à des réseaux ayant des exigences régionales différentes – peut donner au même appareil une portée mondiale. La production a également été simplifiée : plus besoin d'outils spéciaux ou de moules d'antenne hors de prix en raison de leur fabrication sur mesure. L'amplificateur d'antenne est présenté comme un composant standard prêt à l'emploi, ce qui signifie que les systèmes de placement SMT conventionnels peuvent être utilisés. Tous les composants du circuit imprimé de l'appareil, y compris l'amplificateur d'antenne, peuvent également être placés et soudés par des robots. Dans la mesure où aucune intervention manuelle n'est nécessaire, le risque d'erreur humaine est éliminé. Les développeurs IoT peuvent ainsi accélérer leur croissance et réduire considérablement le délai de rentabilisation des nouveaux appareils IoT.

 

Un assemblage Plug&Play


Les méthodes utilisées autrefois pour le développement d'antennes nécessitaient que les ingénieurs fassent des recherches sur des modèles souvent expérimentaux. Grâce à Virtual Antenna, ce besoin est éliminé, rendant les cycles de conception plus rapides et plus prévisibles. Désormais, les ingénieurs en électronique, qui n'ont que peu ou pas d'expérience en matière d'intégration d'antennes, peuvent régler les performances de rayonnement pour différents réseaux et bandes de fréquences en 3 étapes très simples. La première consiste à choisir le meilleur emplacement pour l'amplificateur d'antenne sur la carte de circuit imprimé de l'appareil IoT. Ensuite, il ne reste plus qu'à sélectionner les bandes de fréquences et, enfin, à soumettre l'appareil à un analyseur de réseau pour tout tester.

 

 

Quelles sont les conséquences pour les fabricants d'équipements d'origine et d'appareils ?


Landys+Gyr est actuellement en train de développer un appareil de communication haut de gamme qui peut se connecter à un réseau maillé via USB. Étant donné que l'appareil doit pouvoir fonctionner dans toutes les régions du monde (et que différentes bandes de communication sont donc nécessaires), il est impératif que sa conception soit compacte et universelle. Au lieu d'utiliser une antenne externe, il était plus facile, plus rapide et moins cher d'intégrer un composant d'antenne virtuelle. Un autre acteur qui recourt à Virtual Antenna est Zillion Source. Cette entreprise chinoise est spécialisée dans le suivi des actifs et la gestion de la chaîne d'approvisionnement, comme le suivi des conteneurs, des camions, des grues, etc. Un traceur GPS a été mis au point pour fonctionner aussi bien sur les bandes de fréquences LTE que sur les bandes de fréquences GSM. Le fait que l'émetteur soit intégré au périphérique même est un atout considérable. Entre-temps, Deutsche Telekom œuvre à l'ajout de cette technologie dans son outil IoT Solution Optimizer, qu'elle proposera à ses utilisateurs industriels. Virtual Antenna n'a donc pas encore dit son dernier mot, et son potentiel est énorme pour les équipementiers et les constructeurs de machines. Compte tenu de l'importance des enjeux dans le monde de l'IioT, de la lenteur et du coût élevé des solutions sur mesure et du caractère primordial du délai de mise sur le marché, Virtual Antenna est sans nul doute amenée à bouleverser les règles du jeu.

 

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