On a un faible, chez Codium, pour les problèmes qui se règlent avec trois condensateurs à quelques centimes plutôt qu'avec un reroutage complet de carte. En voici un très bon exemple.
Sur deux cartes BLE conçues autour du nRF54L de Nordic Semiconductor, on a gagné entre 8 et 14 dB de puissance émise. Sans toucher à un seul composant actif. Juste en ajustant trois condensateurs de quelques dixièmes de picofarad sur le réseau d'adaptation d'antenne.
Le point de départ, lui, est d'une banalité absolue : on reprend le réseau d'adaptation « clé en main » fourni par la documentation du fabricant, on route la carte, on installe un firmware de test, on mesure… et la puissance n'y est pas. Pas un peu à côté — carrément absente. Voici comment on a retrouvé les décibels manquants, et pourquoi ce genre de mauvaise surprise arrive bien plus souvent qu'on ne le pense.
Le réseau d'adaptation : trois bobines, trois condensateurs, deux boulots
Entre la sortie de l'amplificateur de puissance (PA) du nRF54L et l'antenne, Nordic préconise un petit réseau de trois inductances et trois condensateurs. Minuscule sur le schéma, mais il fait deux choses essentielles à la fois.
D'abord, il adapte l'impédance du PA à la ligne 50 Ω, pour que la puissance aille effectivement vers l'antenne au lieu de repartir en sens inverse. Ensuite, il filtre les harmoniques : c'est un passe-bas qui atténue la 2ᵉ harmonique (4,8 GHz) et la 3ᵉ (7,2 GHz) — un point qu'on ne peut pas négliger si on veut passer les essais de certification.
Pourquoi la recette du fabricant ne suffit jamais vraiment
Les valeurs données par Nordic sont calculées pour leur propre carte de référence. Sur votre PCB, tout est un peu différent : le routage n'est pas le même, l'écart entre les composants non plus, ni l'épaisseur des couches, ni le nombre de vias.
À 2,4 GHz, ces détails qu'on jugerait anodins ailleurs cessent de l'être. Quelques millimètres de piste en plus se comportent comme une petite inductance supplémentaire. Un via de plus, pareil. L'impédance vue par le PA se décale légèrement, et le réseau « idéal » du fabricant ne l'est tout simplement plus sur votre carte.
Résultat concret : une partie de la puissance se perd avant même d'atteindre l'antenne. La portée baisse, la liaison devient plus fragile dans un environnement perturbé, et la batterie travaille pour rien à compenser.
Notre méthode : on mesure, on ajuste, on recommence
Rien de magique dans la méthode — c'est même volontairement artisanal. On programme la puce pour émettre une porteuse continue à fréquence fixe, réglée à +7 dBm (la puissance maximale du nRF54L en boîtier QFN ; la version CSP monte à +8 dBm). On mesure ensuite, à l'analyseur de spectre, la puissance réellement disponible en sortie.
Tant que la mesure reste loin des +7 dBm attendus, on ajuste les valeurs du réseau et on recommence. Nordic indique qu'on doit pouvoir atteindre la puissance programmée à ±2 dB près : c'est la cible qu'on s'est fixée.
Les chiffres, sur l'analyseur de spectre
Après optimisation, les deux cartes sortent à un peu plus de +6 dBm — pile dans la fourchette annoncée par Nordic.
| Carte | Avant (réseau Nordic) | Après (réseau Codium) | Gain |
|---|---|---|---|
| Carte 1 | −7,4 dBm | +6,3 dBm | ≈ 13,8 dB |
| Carte 2 | −2,1 dBm | +6,2 dBm | ≈ 8,3 dB |
Carte 1 — la plus mal en point au départ
Carte 2 — déjà correcte, mais loin du potentiel de la puce
Pour donner un ordre d'idée à ces chiffres : 8 dB, c'est environ 6 fois plus de puissance rayonnée. 14 dB, c'est environ 24 fois plus. En espace libre, cela représente en théorie une portée multipliée par 2,5 à 5.
On a aussi vérifié que l'adaptation tenait sur l'ensemble de la bande BLE, pas seulement au point de mesure : plusieurs relevés à différentes fréquences confirment que le réseau reste efficace sur toute la bande, pas seulement là où on a réglé la mire.
Le réglage qu'on a gardé
Les inductances n'ont pas bougé d'un nanohenry. Tout s'est joué sur les trois condensateurs vers la masse.
| Position dans le réseau | Valeur Nordic | Valeur optimisée Codium |
|---|---|---|
| Condensateur côté puce | 1,5 pF | 0,8 pF |
| Condensateur central | 2,0 pF | 0,7 pF |
| Condensateur côté antenne | 0,3 pF | 0,5 pF |
| Inductances série | 2,7 / 3,5 / 3,5 nH | inchangées |
Quelques dixièmes de picofarad, un coût nomenclature strictement identique, et une carte qui exploite enfin tout le potentiel de la puce qu'elle embarque.
Ce qu'il faut retenir
« Un réseau d'adaptation se valide sur la carte réelle, pas seulement dans la datasheet. Chaque PCB a son propre routage, donc son propre réglage optimal. »
— Pierre Belloche, Ingénieur électronique, spécialiste RF, CodiumPour un produit BLE, ces décibels récupérés se traduisent très concrètement : plus de portée, une liaison plus robuste dans un environnement perturbé et, à portée égale, la possibilité de réduire la puissance d'émission pour économiser la batterie.
Chez Codium, la RF et l'embarqué sont réunis sous le même toit, à Langres : on conçoit la carte, on route le réseau d'adaptation, et on le mesure et l'ajuste nous-mêmes avant de vous accompagner en laboratoire accrédité pour la certification. Vous développez un produit connecté en BLE, DECT NR+, LTE-M ou LoRa ? Parlons-en.