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Antennes cellulaires multibandes LTE 5G 4G 3G GSM
Table des matières
Antennes cellulaires multibandes LTE, 5G, 4G, 3G et GSM
Les antennes cellulaires multibandes permettent aux routeurs, modems, passerelles IoT et systèmes mobiles de communiquer sur plusieurs bandes de fréquences. Elles constituent une solution polyvalente pour les installations fixes ou mobiles qui doivent fonctionner avec différents opérateurs, technologies ou régions géographiques.
Les réseaux cellulaires ont toutefois profondément évolué. Aux États-Unis, les grands opérateurs ont désactivé leurs réseaux 3G en 2022, Sprint a été intégré à T-Mobile et les dernières infrastructures GSM 2G sont progressivement retirées. Aujourd’hui, la sélection d’une antenne doit donc être principalement basée sur les bandes 4G LTE et 5G NR prises en charge par le modem.
Que sont les antennes cellulaires multibandes ?
Une antenne multibande est conçue pour émettre et recevoir des signaux sur plusieurs plages de fréquences. Selon sa conception, elle peut couvrir des bandes basses telles que 600, 700, 800 ou 900 MHz, des bandes moyennes comprises entre environ 1,7 et 2,7 GHz, ainsi que certaines bandes 5G jusqu’à 6 GHz ou davantage.
Cette large couverture permet d’utiliser une même antenne avec différents opérateurs et technologies, sous réserve que le modem, la carte SIM et le forfait soient compatibles.
L’antenne ne sélectionne pas elle-même l’opérateur ou la fréquence. C’est le modem cellulaire, en coopération avec le réseau, qui choisit la technologie, la bande et la cellule disponibles. L’antenne fournit les performances RF nécessaires sur les fréquences concernées.
Les antennes multibandes peuvent intégrer plusieurs éléments rayonnants ou utiliser une structure large bande spécialement adaptée. Les éléments peuvent prendre la forme de boucles, dipôles, bobines, pistes de circuit imprimé ou composants céramiques. Dans les modèles MIMO, plusieurs éléments ou voies RF sont isolés afin de réduire les interférences et d’améliorer le débit.
De la 2G à la 5G
GSM et 2G
La 2G a introduit les appels numériques, les SMS, les cartes SIM et les premières transmissions de données par GPRS et EDGE. Les bandes GSM les plus courantes sont 850, 900, 1 800 et 1 900 MHz.
La 2G subsiste encore dans certains pays et équipements hérités, mais elle ne doit plus être considérée comme une solution de secours durable en Amérique du Nord. T-Mobile a annoncé l’arrêt définitif de son réseau GSM 2G aux États-Unis pour le 3 août 2026.
UMTS, W-CDMA et 3G
La 3G a permis l’accès à Internet mobile, la messagerie multimédia et les appels vidéo. Les technologies principales comprenaient UMTS, W-CDMA, HSPA et CDMA2000, généralement sur 850, 900, 1 700, 1 900 ou 2 100 MHz.
Les réseaux 3G ont été retirés par les principaux opérateurs américains en 2022. Ils restent présents dans certaines régions du monde, mais leur disponibilité diminue rapidement.
4G LTE
La 4G LTE utilise un réseau à commutation de paquets basé sur IP pour fournir l’Internet mobile, la VoIP et les applications à haut débit. LTE-Advanced a ajouté l’agrégation de porteuses, des configurations MIMO améliorées et des débits plus élevés.
Parmi les bandes LTE courantes figurent :
- Bandes 12 et 13 : 700 MHz
- Bande 20 : 800 MHz
- Bande 5 : 850 MHz
- Bande 8 : 900 MHz
- Bandes 4 et 66 : AWS 1 700/2 100 MHz
- Bande 3 : 1 800 MHz
- Bande 2 : 1 900 MHz
- Bande 1 : 2 100 MHz
- Bande 7 : 2 600 MHz
- Bande 48 : CBRS, autour de 3,5 GHz
Cette liste n’est pas exhaustive. Les bandes réellement utilisées dépendent de l’opérateur, du pays, du modem et du site cellulaire.
5G NR
La 5G NR, ou New Radio, utilise des bandes basses, moyennes et millimétriques. Elle peut fonctionner en mode NSA, associé à une infrastructure LTE, ou en mode SA avec un cœur de réseau 5G.
Parmi les bandes 5G FR1 courantes figurent n5, n25, n41, n48, n66, n71, n77 et n78. Les bandes basses offrent une meilleure portée et une meilleure pénétration dans les bâtiments. Les bandes moyennes, notamment n41, n77 et n78, fournissent un équilibre entre couverture et capacité.
Les bandes mmWave FR2, telles que n257, n260 et n261, fonctionnent au-dessus de 24 GHz. Une antenne indiquée comme compatible 5G de 698 MHz à 6 GHz prend en charge uniquement les bandes comprises dans cette plage. Elle ne prend pas en charge la 5G mmWave.
MIMO et nombre de connecteurs
Les routeurs LTE et 5G modernes utilisent fréquemment les technologies 2×2 ou 4×4 MIMO. Plusieurs voies d’antenne permettent au modem d’exploiter différents trajets radio afin d’augmenter le débit et la stabilité de la connexion.
Un routeur 2×2 MIMO possède généralement deux ports cellulaires principaux. Un routeur 4×4 MIMO peut en utiliser quatre. L’antenne doit fournir le nombre approprié d’éléments, de câbles et de connecteurs.
Les antennes MIMO peuvent être réunies dans un seul radôme ou installées séparément. Une isolation et une diversité de polarisation adéquates entre les éléments sont essentielles.
Principaux types d’antennes cellulaires multibandes
Antennes Yagi directionnelles
Les antennes Yagi concentrent l’énergie dans une direction précise. Elles conviennent aux installations fixes éloignées où l’emplacement de la station cellulaire est connu. Leur gain directionnel peut améliorer la réception, mais elles doivent être correctement orientées.
Antennes colinéaires omnidirectionnelles
Les antennes colinéaires utilisent plusieurs éléments disposés verticalement. Elles offrent une couverture horizontale à 360 degrés et conviennent aux passerelles, bâtiments, stations de base locales et installations extérieures.
Antennes palet
Robustes et discrètes, les antennes palet sont fréquemment installées sur les véhicules, équipements industriels, armoires et systèmes de sécurité publique. Elles peuvent intégrer des éléments cellulaires MIMO ainsi que le GPS/GNSS, le Wi-Fi ou d’autres technologies.
Antennes articulées
Les antennes articulées se connectent directement à un modem, routeur ou passerelle. Leur articulation de 0 à 90 degrés facilite le positionnement et convient aux équipements compacts ou installés dans des espaces restreints.
Applications principales
Les antennes cellulaires multibandes sont utilisées avec :
- Routeurs LTE et 5G
- Passerelles IoT et IIoT
- Systèmes de basculement Internet
- Équipements LTE-M et NB-IoT
- Appareils 5G RedCap
- Véhicules, flottes et télématique
- Réseaux privés LTE ou 5G
- Surveillance et contrôle à distance
- Systèmes de sécurité publique
- C-V2X et infrastructures de transport
- Amplificateurs et répéteurs cellulaires compatibles
Dans un répéteur cellulaire, une antenne extérieure capte le signal de la station cellulaire. Le signal est transmis par un câble coaxial à faible perte vers un amplificateur, puis distribué à l’intérieur par une deuxième antenne. Le système doit être autorisé et compatible avec les fréquences utilisées par l’opérateur.
Comment choisir une antenne multibande ?
Commencez par vérifier la fiche technique du modem ou du routeur. Identifiez ensuite :
- Les bandes LTE et 5G NR requises
- La plage de fréquences exacte de l’antenne
- Le nombre de ports MIMO
- L’impédance de 50 ohms
- Le gain et le diagramme de rayonnement par fréquence
- Le type de connecteur : SMA, N, TNC, FAKRA, U.FL ou MHF4
- La longueur et la perte du câble coaxial
- Le besoin d’un plan de masse
- Le type de montage et l’orientation
- La résistance aux UV, à l’humidité, aux vibrations et aux températures extrêmes
Une plage de fréquences plus large n’offre pas automatiquement un gain supérieur sur chaque bande. Pour une liaison fixe très faible, une antenne directionnelle optimisée peut surpasser une antenne multibande omnidirectionnelle.
Les pertes du câble deviennent également plus importantes lorsque la fréquence et la longueur augmentent. Il faut donc employer le câble le plus court possible et sélectionner un coaxial à faible perte pour les bandes 5G moyennes.
Conformité et documentation
La conformité doit être vérifiée pour chaque produit. La directive RoHS limite actuellement dix substances dangereuses dans les équipements électriques et électroniques. REACH concerne la gestion des substances chimiques, tandis que les réglementations américaines et européennes sur les minerais de conflit imposent des obligations de déclaration et de diligence raisonnable concernant l’étain, le tantale, le tungstène et l’or.
Les déclarations de conformité, les caractéristiques RF, les indices de protection et les données environnementales doivent être confirmés à partir de la documentation propre à chaque référence.
Conclusion
Les antennes cellulaires multibandes facilitent le déploiement d’équipements LTE et 5G dans les applications fixes, mobiles et industrielles. Elles offrent une couverture étendue, une plus grande flexibilité entre les régions et la possibilité de prendre en charge plusieurs voies MIMO.
Le choix correct dépend toutefois des bandes du modem, de la plage de fréquences de l’antenne, du nombre de ports, du gain, du câble, du connecteur et de l’environnement d’installation. Une antenne correctement adaptée permet de réduire les pertes, d’améliorer la stabilité de la liaison et d’obtenir les meilleures performances possibles du réseau cellulaire.
POUR EN SAVOIR PLUS:
- Antennes combinées
- Antennes de véhicule
- CV2X
- Amélioration du signal cellulaire
- Routeurs LTE
Antennes cellulaires multibandes 850MHz à 950MHz Antennes: LoRa, Helium, GSM 3G:
Antennes cellulaires multibandes double bande 700-960 MHz et 1700-2700 MHz:
Antennes cellulaires multibandes 5G: 698 MHz à 6 GHz:
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'une antenne cellulaire multibande?
Une antenne cellulaire multibande est une antenne conçue pour fonctionner sur plusieurs bandes de fréquences utilisées par différents opérateurs (Verizon, AT&T, T-Mobile, Sprint). Cela permet à un appareil de maintenir la connectivité même lorsqu'il se déplace entre des régions ou change de réseau.
Pourquoi les antennes multibandes sont-elles importantes?
Ils garantissent une connectivité fiable entre différents opérateurs et zones géographiques. Étant donné que chaque fournisseur utilise des bandes de fréquences différentes, les antennes multibandes permettent une itinérance transparente et des performances de signal plus élevées sur les réseaux 2G, 3G, 4G et LTE.
Quelles bandes de fréquences les opérateurs américains utilisent-ils principalement?
- Verizon: Bande 13 (700 MHz) en tant que bande principale ; bandes 2 et 4 en tant que sauvegarde.
- AT&T: la bande 17 est la bande principale, les bandes 2, 4 et 5 sont des sauvegardes.
- Sprint: Bande 25 (1900 MHz) en primaire ; bandes 26 et 41 en secours.
- T-Mobile: la bande 4 (1700 MHz) est primaire ; les bandes 2, 12, 66 et 71 sont utilisées pour la couverture dans des zones spécifiques.
Les antennes multibandes prennent-elles en charge les technologies plus anciennes comme la 2G et la 3G?
Oui. Les antennes multibandes peuvent prendre en charge la 2G (GSM, CDMA), 3G (UMTS, HSPA, CDMA2000) et la 4G/LTE. Cela garantit une connectivité de secours dans les zones où la couverture LTE est limitée.
Quels types d'antennes cellulaires multibandes sont disponibles?
- Antennes Yagi: Directionnelles, à longue portée, idéales pour les zones rurales ou éloignées.
- Antennes colinéaires: hautes, omnidirectionnelles, à gain élevé, souvent utilisées dans des configurations extérieures fixes.
- Antennes Puck: Robustes, montées sur véhicule, utilisées par les flottes de sécurité publique.
- Antennes articulées: Compactes, réglables et faciles à installer sur les appareils.
Comment les antennes multibandes se connectent-elles aux appareils?
La plupart se connectent via des connecteurs SMA, une norme dans les réseaux cellulaires. Ils peuvent être connectés à des routeurs cellulaires, des amplificateurs, des modems et des appareils IoT pour des performances améliorées.
Les antennes multibandes sont-elles conformes aux normes de sécurité et environnementales?
Oui. Ils sont conformes à la directive RoHS et fabriqués avec des matériaux de haute qualité qui répondent aux réglementations internationales sur les substances dangereuses et les minéraux de conflit (étain, tungstène, tantale, or).
Quelles sont les applications courantes des antennes multibandes?
- Routeurs cellulaires et points d'accès: Pour les VR, les bureaux et les maisons.
- Véhicules: Gestion de flotte, services d'urgence et systèmes de véhicules intelligents C-V2X.
- Amplificateurs/répéteurs de signal: Pour améliorer la couverture intérieure ou rurale faible.
- Solutions IoT: applications industrielles, scientifiques et de connectivité mobile.
