Как на плате найти антенну

Форум РадиоКот • Просмотр темы — Дорожка на плате к антенне

Сообщения без ответов | Активные темы

ПРЯМО СЕЙЧАС:

Автор Сообщение

Не в сети

Заголовок сообщения: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 13:42:45 

Родился

Зарегистрирован: Пт мар 25, 2016 07:21:25
Сообщений: 8

Рейтинг сообщения: 0

Разрабатываю систему радиоуправления на базе готовых модулей Si4432 (брелок) и RFM-23BP (стационар). Модули в SMD-исполнении припаиваю к основной печатной плате. Рядом находится антенное гнездо (для стационара) или ножка спиральной антенны (для брелка).

Для расчета волнового сопротивления дорожки между модулем и гнездом использовал программу TXLine.
Изображение

Выяснилось, что добиться сопротивления 50 Ом можно:
1. Уменьшая зазор. Но меньше 0,12 мм я не смогу воспроизвести.
2. Увеличивая ширину дорожки. Но больше 2 мм уже не сильно влияет.
3. Увеличив толщину дорожки. Могу только залудить дорожку, но трудно определить толщину и выдержать по всей длине.

С учетом всего выше сказанного получилась такая плата:
Изображение

Подскажите, плиз, нормальная ли эта разводка платы?
Достаточной ли ширины земляной полигон?
Нужно ли соблюдать величину зазора вокруг центрального контакта?

Есть еще один параметр позволяющий увеличить зазор — диэлектрик между дорожками. Для воздуха коэффициент = 1. А для канифоли = 2.4. Верно ли это? Может зазор можно заполнить чем-нибудь еще?

Вернуться наверх
 

ПрофильПрофиль

 

Реклама

roman.com

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 15:26:11 

Зарегистрирован: Вт мар 13, 2012 12:16:13
Сообщений: 6392
Откуда: .ru

Рейтинг сообщения: 0

А зачем вообще антенное гнездо… припаять спиральку напрямую. )) И зачем надо именно 50 Ом ? У вас антенна точно 50 Ом ? Сопротивление антенны измерили? )) Помоему противовес не очен чётко сделан… желательно пошире.

Канифоль обычно удаляется с платы с помошью спирта и щётки))

Калькуляторы ещё всякие… никогда ими не пользовался для настройки антенн)) Для этого есть приборы.

В помощь тем, кто любит считать на всяких калькуляторах )) :

Вложение:



антенна.pdf [913.18 KiB]

Скачиваний: 409

Вернуться наверх
Реклама

7profy

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 15:57:15 

Зарегистрирован: Пт мар 25, 2016 07:21:25
Сообщений: 8

Рейтинг сообщения: 0

Антенное гнездо на стационарной плате, к которой будет подключаться внешняя антенна.
А спиралька на брелке тоже не может располагаться строго в точке модуля, поэтому будет соединяться дорожкой.

roman.com писал(а):

И зачем надо именно 50 Ом ?

А сколько надо?

roman.com писал(а):

У вас антенна точно 50 Ом ? Сопротивление антенны измерили? ))

И как вы измеряете сопротивление антенны?
Канифоль то я знаю как удалить. Вопрос был в том, что если ее не удалять, то можно сделать зазор до земли побольше.

roman.com писал(а):

Калькуляторы ещё всякие…

А какие параметры дорожек у вас? И как вы настраиваете печатную плату?

Вернуться наверх

roman.com

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 17:03:36 

Зарегистрирован: Вт мар 13, 2012 12:16:13
Сообщений: 6392
Откуда: .ru

Рейтинг сообщения: 0

1- Ну если внешняя антенна, то да..)) Ошибка монтажа. Разъём припаивают всеми контактами к общему проводу (массе).

Если два вывода разъёма, то так:
http://www.dash.co.il/index.php?route=p … ct_id=3150

Если четыре вывода разъёма, то так:
http://www.parkflyer.ru/ru/product/1563459/

Вокруг разъёма должен быть сплошной экран. Это общее правило ВЧ монтажа…

А у Вас что?

Вложение:



100ds0t57x.jpg [56.06 KiB]

Скачиваний: 589

На брелке без разъёма:
http://ru.aliexpress.com/item/hotsale-8 … .19.5Unqfw

2- я вообще обычно не парюсь с разъёмами, а делаю всё так:
http://m.satsis.info/forum/post/212912.html

3 — вообщето антенна должна быть согласована. А сопротивление антенны — это уже отдельная тема… )) Я обычно измеряю с помощью тестера, по току усилителя мощности, методом эквивалента… А длину кабеля подбираю по стоячеё волне в кебеле… И вообще я не работаю на таких чатотах. мои схемки с частотой поменьше (~150 Мгц). Частоты 433 Мгц это не 2,4 Ггц..)) Зачем там вообще считать все дорожки до милиметра… :dont_know:

4- помоему подстраивать антенну канифолью — плохая идея))

5 — у меня нет дорожек. я припаиваю всё короткими проводами… и всё. Для частоты 433 Мгц несколько мм дорожки считаю не критично.
:roll:

Вернуться наверх
Реклама

ИБП MEAN WELL серии DRC-180 на DIN-рейку – новое решение для пожарно-охранных систем

Компания MEAN WELL расширила семейство DRC-40/60/100 – недорогих ИБП (UPS) 2-в-1 (ИП и контроллер заряда/разряда АКБ в одном корпусе) с креплением на DIN-рейку. Теперь доступны модели мощностью 180 Вт новой серии DRC-180.
Источник питания DRC-180 предназначен для создания систем бесперебойного питания с внешней АКБ и может использоваться в охранно-пожарных системах, системах аварийной сигнализации, контроля доступа и в других приложениях, где требуется простая, недорогая и в то же время качественная система бесперебойного питания соответствующей мощности.

Подробнее>>

7profy

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 17:26:42 

Зарегистрирован: Пт мар 25, 2016 07:21:25
Сообщений: 8

Рейтинг сообщения: 0

Спасибо за развернутый ответ.
В моем случае нет возможности припаять кабель к выводам модуля — нужен разъем. Разъем находится (на мой взгляд) и так достаточно близко (5 мм до центра). Разъем вертикальный, 4 контакта земли (как нарисовано).

Про ваш рисунок. Земляной полигон полностью огибает разъем и подключается в одной точке к общей шине — для сбалансированности относительно центральной жилы. Увеличить площадь земли — это можно.

Собственно задача и заключается в «согласованности». Только речь об участке от модуля до гнезда.
На данный момент тестовый экземпляр дает плохой результат. Автомобильные сигнализации и то дальше работают.
Поскольку это не моя профильная тема и таких измерительных приборов у меня нет, хочется найти какую-то золотую середину. Какая будет лучше работать дорожка 0,4 мм или 2,0 мм? Какой зазор будет лучше 0,1 мм или 1 мм?

Вернуться наверх
Реклама

Реклама

Выбираем источники питания MEAN WELL в открытом исполнении для промышленных устройств

В номенклатуре продукции MEAN WELL в Компэл можно легко найти требуемую модель стандартного источника питания практически для всех отраслей применения. Рассмотрим преимущества, эксплуатационные характеристики, схемотехнику и конструктивные решения трех наиболее характерных представителей класса источников питания в открытом исполнении семейств EPS, EPP и RPS, которые могут использоваться для индустриальных устройств.

Подробнее>>

SERJ

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 17:46:43 

Мудрый кот
Аватар пользователя

Карма: 14

Рейтинг сообщений: 230

Зарегистрирован: Пн янв 12, 2009 01:59:20
Сообщений: 1815
Откуда: Россия.

Рейтинг сообщения: 0

7profy писал(а):

Какая будет лучше работать дорожка 0,4 мм или 2,0 мм? Какой зазор будет лучше 0,1 мм или 1 мм?

Длинная линия — модель линии передачи, продольный размер которой сравним с длиной волны.
У Вас длина волны 70 см, поэтому при таких малых размерах вашей соединительной линии, данным вопросом нет смысла заморачиваться.

Вернуться наверх

7profy

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 18:03:22 

Зарегистрирован: Пт мар 25, 2016 07:21:25
Сообщений: 8

Рейтинг сообщения: 0

Спасибо, SERJ
Тогда возникает вопрос — что больше всего влияет?
Как добиться уверенной передачи нескольких байт через кирпичные стены и железный забор?
Тут есть два направления: аппаратный и программный. В аппаратной части я использую готовые модули и заводские антенны:
— 1 Вт RFM23BP, четвертьволновый штырь.
— 100 мВт Si4432, полуволновая спираль.
Было подозрение на кривое соединение антенны с модулем. Оказывает не влияет.

Что можно сделать с программной частью?
а) использовать GFSK модуляцию вместо FSK?
б) снизить скорость передачи — до каких пределов? Передать 8 байт и 1 Кбит сойдет.
в) уменьшить частоту девиации — до каких пределов?
Больше то настроек и нету :(

В одной и той же ситуации автомобильная сигналка уверенно работает, а мои модули нет.

Вернуться наверх

SERJ

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 18:20:06 

Мудрый кот
Аватар пользователя

Карма: 14

Рейтинг сообщений: 230

Зарегистрирован: Пн янв 12, 2009 01:59:20
Сообщений: 1815
Откуда: Россия.

Рейтинг сообщения: 0

Эту тему почитайте.
viewtopic.php?f=28&t=119702
Такое чувство, что дело у вас там не в антенне, а в настройках.
Самое первое, частоты передачи и приема хотя бы совпадают.

Вернуться наверх

7profy

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 18:55:06 

Зарегистрирован: Пт мар 25, 2016 07:21:25
Сообщений: 8

Рейтинг сообщения: 0

Да читал… И эту, и остальные…
Тут подсказали интересную идею — сделать тестовую программу которая будет проверять качество связи путем перебора всех настроек. Будем экспериментировать.

Всем откликнувшимся — большое человеческое спасибо!

Вернуться наверх

roman.com

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 19:00:05 

Зарегистрирован: Вт мар 13, 2012 12:16:13
Сообщений: 6392
Откуда: .ru

Рейтинг сообщения: 0

7profy писал(а):

Разъем находится (на мой взгляд) и так достаточно близко (5 мм до центра).

Для частот 433 МГц… 5 мм до центра пойдёт ))

7profy писал(а):

Земляной полигон полностью огибает разъем и подключается в одной точке к общей шине — для сбалансированности относительно центральной жилы. Увеличить площадь земли — это можно.

Почему он подключается только в одной точке к общей шине ? При нормальном ВЧ монтаже разъём подключается по всей площадь земли.
Для частот 433 МГц… впринципе можно и в одной точке. Чуть больше будет сопротивление ВЧ току (доли Ом)… впринципе это не критично. Но это всё равно неправильный ВЧ монтаж.

Какой ещё сбалансированности относительно центральной жилы ? Зачем ? :shock: Увеличьте площадь земли… и не забивайте себе голову))

7profy писал(а):

Как добиться уверенной передачи нескольких байт через кирпичные стены и железный забор?

— 1 Вт RFM23BP, четвертьволновый штырь. — Повысить усиление антенны… поставить рефлектор… и т.д.)))
— 100 мВт Si4432, полуволновая спираль. — Повысить усиление антенны… поставить рефлектор… и т.д.)))

Что бы небыло подозрений на кривое соединение антенны с модулем, для этого и существуют разные приборы))

Что можно сделать с программной частью?
а) использовать GFSK модуляцию вместо FSK — будет чуть меньше полоса излучения передатчика. Это хорошо.
б) снизить скорость передачи — до каких пределов? — выставить минимальную скорость передачи по даташиту…
в) уменьшить частоту девиации — до каких пределов? — выставить минимальную девиацию в соответствии со скоростью передачи по даташиту…
г) — выставить минимальную полосу пропускания приёмника по даташиту… в соответствии с девиацией передатчика…
д) — включить АПЧ (при плохой стабильности задающего генератора помогает).
е) — выставить минимальную длину пакета по даташиту… От длины пакета дальность тоже зависит т.к. при больших пакетах больше ошибок.
ж) — отключить CRC и обрабатывать принятые данные по своему протоколу…
з) — Перед передачей протестировать радиоканал на предмет помех и шума…
и) — поиграться с преамбулой… Увеличить длину для лучшей синхронизации приёмника…
к) — использовать https://ru.wikipedia.org/wiki/Ретранслятор
л) — передавать много раз один пакет… несколько повторов.



Русский алфавит закончился… :)))

Но прежде надо убедиться что радиомоудль излучает полную мощность. для этого антенны должны быть настроены и согласованы.
1 Ватт — это приличная мощность. до 10 км по прмой должны работать… Что же там за забор такой ‘железный» не пробиваемый.. :)))

Вернуться наверх

7profy

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Пн июн 27, 2016 20:48:53 

Зарегистрирован: Пт мар 25, 2016 07:21:25
Сообщений: 8

Рейтинг сообщения: 0

Да обычный уличный забор из профлиста 2 метра высотой. Плюс 2 стены одноэтажного дома. Только сигнал посылает 100 мВт передатчик и ждет ответ. И делает это три раза.
Короче будем экспериментировать над антеннами и пробовать разные режимы.

Вернуться наверх

7profy

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Вт июн 28, 2016 07:43:56 

Зарегистрирован: Пт мар 25, 2016 07:21:25
Сообщений: 8

Рейтинг сообщения: 0

Более внимательное изучение даташита на китайском для радиомодуля Si4432 показало, что модуль рассчитан на частоту 470 МГц. То, что припаянная родная антенна не соответствует 433 МГц было ясно сразу и была заменена на другую. Чип тоже сконфигурирован на 433. Но тупая замена антенны и перестройка чипа не отменяет согласование.

Что нужно добавить чтобы для согласования с другой антенной?

Вернуться наверх

roman.com

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Вт июн 28, 2016 14:51:16 

Зарегистрирован: Вт мар 13, 2012 12:16:13
Сообщений: 6392
Откуда: .ru

Рейтинг сообщения: 0

Для получения максимальной дальности связи нужна:
1- максимальная чувствительность приёмника (зависит от полосы пропускания приёмника).
2- максимальная мощность передатчика.

Это два первостепенных параметра настройки любых радиомодулей. Все остальные настройки радиомодуля — второстепенные.

Подключите к Si4432 (брелок) и RFM-23BP (стационар) кусок провода 17 сантиметров (1/4 штырь) и определите дальность «грубо» (на глаз).

Если вообще отключить антенны, то модули тоже будут работать, только расстояние будет маленькое (зависит от монтажа). Без антенны модули (на вскидку) должны работать на пару десятков метров.

вопрос 1— на какую дальность модули работают сейчас?

вопрос 2— какая нужна максимальная дальность?

Вернуться наверх

7profy

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Вт июн 28, 2016 14:58:27 

Зарегистрирован: Пт мар 25, 2016 07:21:25
Сообщений: 8

Рейтинг сообщения: 0

Сейчас дальность связи по прямой видимости 500 метров точно есть (дальше не проверял). Мощность выставлена на максимум. Брелок посылает запрос, база его ловит и посылает ответ. Т.е. работают оба.
Но требуется не сколько дальность связи, сколько возможность связи сквозь стены и железный забор.

Сейчас собираю стенд. Хочу проверить как два одинаковых трансивера с одинаковыми антеннами на их родной частоте (470 МГц) будут работать.

Вернуться наверх

roman.com

Не в сети

Заголовок сообщения: Re: Дорожка на плате к антенне

СообщениеДобавлено: Вт июн 28, 2016 17:53:24 

Зарегистрирован: Вт мар 13, 2012 12:16:13
Сообщений: 6392
Откуда: .ru

Рейтинг сообщения: 0

Стенд — это уже серьёзно)) 8)

Si4432 (брелок) и RFM-23BP (стационар) кусок провода 17 сантиметров (1/4 штырь)…

7profy писал(а):

по прямой видимости 500 метров точно есть (дальше не проверял)

Ну в принципе нормально… для начала … )) :roll:

Si4432 (брелок):

Диапазон: 240–930 MHz (Si4431/32)

Sensitivity = –121 dBm (при 2 kbps, GFSK, BT = 0.5, девиация = ±5 kHz) т.е. чувствительность 0,2 мкВ. Нормально. Для сравнения — обычная LPD рация 0,158 мкВ.

Output power +20 dBm Max. т.е.0,1 Ватт. Нормально.

———-
RFM-23BP (стационар):

Диапазон: 413–453 MHz

Sensitivity = –120 dBm (при 2 kbps, GFSK, BT = 0.5, девиация = ±5 kHz) т.е. чувствительность 0,22 мкВ. Нормально. Для сравнения — обычная LPD рация 0,158 мкВ.

Output power +30 dBm Max. т.е.1 Ватт. Нормально.
———-
Ну знаете… нормальные параметры однако)) При таких параметрах несколько километров (по прямой) должно всё работать. :roll:

Антенна.
Общее:
https://www.youtube.com/watch?v=wXs2MJOrG_Y

Пример антенны LPD (433 МГц)…
https://www.youtube.com/watch?v=CvaEt9P1_3I
https://www.youtube.com/watch?v=AkUEXGNThPc

Ещё лучше такая антенна:
http://www.ra4a.ru/publ/3-1-0-137

Тут надо добавить важный параметр… дальность очень сильно зависит от высоты антенны. Проверял на ~150 Мгц. При высоте антенны 10 метров над землёй, дальность уверенного приёма не менее 3 км (максимум до ~5 км).

Не думаю, что забор 2 метра так сильно может влиять)) Хотяб если очень близко расположить приёмник к забору… то связь пропадает. Эффект экрана. Забор аллюминевый однако)) Но с другой стороны — есть же переотражение сигнала. :roll:

Была у меня такая штука (для сравнения) http://www.cti.com.ua/products/senao/ )) передатчик 0,3 Ватт… 260-390 Мгц… по городу 10 км с сильными замираниями сигнала, но работала)))
:tea:

Вернуться наверх

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 6

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Место под… антенну

Время на прочтение
3 мин

Количество просмотров 35K

Часто бывает так, что место под антенну на цифровой печатной плате (ПП) отводится по остаточному принципу – антенна жестко запихивается на оставшееся свободное место. Да и антенна выбирается «как получится», главное – чтобы влезла. В такой ситуации говорить о каких-либо расчетах или согласовании антенны с имеющейся схемой вообще не приходится. Почему так лучше не делать, а подходить к решению «антенной» задачи более серьезно, речь пойдет ниже.

Думаю, интереснее всего рассмотреть описанную выше ситуацию на конкретном примере. Итак, у нас есть спроектированная печатная плата некоего устройства, обменивающегося информацией по радиоканалу в диапазоне частот 2,4…2,48 ГГц. Эта плата как раз тот случай, когда антенна ставилась по остаточному принципу, т.к. основной задачей была минимизация габаритов печатной платы. После изготовления опытных образцов ПП и их монтажа оказалось, что дальность действия радиоканала намного меньше расчетной. При этом проблем в схемотехнике созданной ПП не наблюдалось. Методом исключения пришли к тому, что виновницей сложившейся ситуации может быть антенна.

Из-за малых габаритов ПП (15 мм на 20 мм) поставить на нее коаксиально-микрополосковый переход (КМПП), чтобы подключить антенну напрямую к измерительной технике, не получилось. Поэтому было принято решение – оценить характеристики антенны с использованием специальных САПР. Благо, у нас на кафедре есть такая возможность. Итак, на рисунке 1 представлен 3D вид печатной платы со слоями, влияющими на антенные характеристики печатного излучателя.

image
Рис. 1

Цифрой 1 обозначена область включения устройства в антенну.
А на следующих рисунках представлены графики характеристик антенны, рассчитанные в симуляторе. Давайте рассмотрим немного поподробнее графики характеристик.
График КСВН (рисунок 2) позволяет оценить степень согласования антенны с 50-омной линией (которой, собственно, и подводится сигнал к антенне). Как видно из графика, минимальное значение КСВН=85 (а хотелось бы, чтобы КСВН был не более 2).

image
Рис.2

О чем это говорит? Это говорит о том, что 95% всей мощности, подводимой к антенне, отражается обратно, в тракт. Таким образом видно, что рассогласованная антенна излучает, в лучшем случае, 5% подводимой мощности, что и приводит к тому, что дальность радиоканала существенно меньше ожидаемой. Почему так происходит?
На рисунке 3 показан график полных комплексных сопротивлений, из которого видно, что антенна представляет из себя индуктивность и ее волновое сопротивление очень далеко от 50 Ом.

image
Рис.3

Ну и напоследок, графики диаграммы направленности (ДН) в угломестной (рисунок 4) и азимутальной (рисунок 5) плоскостях. Исключительно для того, чтобы потом можно было сравнить разные варианты реализации антенны.

image
Рис.4

image
Рис.5

Ну и самый главный вопрос – а что делать? В условиях жесткой экономии места на ПП вариантов немного. Рабочим был признан вариант, когда ПП увеличивается не более, чем на 5 мм по узкой стороне (т.е. новые размеры платы 20 мм на 20 мм). В такой ситуации было принято решение использовать печатный монополь, как наиболее компактный. На рисунке 6 приведена измененная топология с новой антенной.

image
Рис.6

Теперь все выглядит несколько лучше…
Вот так выглядит КСВН:


Рис.7

Вот диаграмма комплексных сопротивлений (синим цветом показан предыдущий вариант, розовым — новый вариант):


Рис.8

И ДН:

image
Рис.9 ДН в угломестной плоскости


Рис.10 ДН в азимутальной плоскости

Как видно, новый вариант значительно лучше предыдущего. По краям рабочего диапазона максимальный КСВН=2,7: потери мощности составляют около 20%. Конечно, этот вариант компромиссный между габаритами печатной платы и параметрами антенны, но он 100% рабочий.
К тому же результат может быть еще лучше, если не загибать антенну, а выпрямить ее и пустить вдоль края платы. Например, сделать вот так (см. рисунок 11) и в таком варианте антенну можно разместить вдоль корпуса устройства.


Рис.11

При этом полученные характеристики будут лучше предыдущего варианта и намного лучше варианта исходного (для последнего варианта антенны графики коричневого цвета).


Рис.12

Из графика на рисунке 12 видно, что последний вариант антенны обладает наилучшим КСВН=1,25. Т.е. потери мощности составляют менее 1,5%.


Рис.13


Рис.14 ДН в угломестной плоскости


Рис.15 ДН в азимутальной плоскости

Какой после всего выше изложенного можно сделать вывод? Если бы изначально, при проектировании ПП, была продумана антенна и влияние на нее элементов платы, то можно было бы сэкономить время и деньги, которые были потрачены на нерабочий образец.

Увеличение количества узлов IoT (Интернет Вещей) в ближайшие годы оценивается в миллиарды единиц – все больше устройств будет оснащено возможностью беспроводного обмена данными, от носимой электроники – до датчиков потребления, мультимедиа, мониторинга инфраструктуры, состояния здоровья и автоматизации зданий, оборудование для промышленных предприятий и складов. Такой огромный прогнозируемый спрос и специфика узлов IoT оказывают большое давление на разработчиков, которые должны проектировать их как недорогие, портативные и компактные устройства.

Выбор антенны имеет большое влияние на выполнение этих требований. Внешние, громоздкие, подверженные повреждениям и более дорогие, недопустимы в микродевайсах в принципе. А чип-антенны SMD – вполне достойная альтернатива.

Антенны обычно представляют собой специфические компоненты электронных устройств. Это связано с тем, что на их работу влияют многие факторы, в первую очередь другие объекты, которые находятся поблизости и поглощают или отражают электромагнитное излучение, испускаемое ими или достигающее их. Особенно корпус, который до некоторой степени поглощает излучение, что затрудняет проектирование беспроводных носимых устройств.

В результате случается, что хотя антенны в тестовой среде соответствуют проектным предположениям, те, которые интегрированы в устройство, не работают должным образом. Дополнительным фактором также может быть рассогласование между антенной и линией ВЧ-передачи, то есть ситуация, в которой характеристическое сопротивление линии отличается от волнового сопротивления антенны. В этом случае антенна будет излучать только часть передаваемого сигнала. Все это необходимо учитывать при составлении конструкции устройства.

Чип-антенны на печатных платах

На этапе проектирования печатной платы, частью которой должна быть антенна, поиск подходящего места для этого компонента является ключевым решением. Даже в случае выбора дорогой антенны с высокими параметрами, установив ее в неправильном месте на печатной плате, плата может негативно повлиять на ее работу, сделав невозможным достижение заявленных производителем показателей.

Вначале стоит отметить что к данным, включенным производителем в документацию антенны, следует подходить с осторожностью – это конечно полезная информация, которая является отправной точкой, но ее следует использовать продуманно. Например не рекомендуется сравнивать разные модели антенн только на основе этих данных. Параметры этих устройств, указанные в технических паспортах, измерены в оптимизированной среде, в то время как лучшая антенна для данного применения – это не антенна с высокими параметрами передачи в свободном пространстве, а та, которая подходит для данного проекта лучше всего.

Где установить антенну на плате

Лучшим местом для установки SMD антенны является угол печатной платы, потому что эта часть не блокируется остальными компонентами на плате одновременно с пяти сторон, кроме той, от которой она будет подключена к трансиверу.

Лучшее место для установки SMD антенны – угол печатной платы

Как правило, угол печатной платы также является местом с наименьшей концентрацией других компонентов и потенциально мешающих материалов. Обычно в даташите чип антенн имеются примеры рекомендуемых мест установки в различных конфигурациях, например вдоль более длинного или более короткого края печатной платы.

Примеры рекомендуемых мест для установки антенн по длинному или короткому краю печатной платы

В устройствах, обменивающихся данными в сетях 4G / LTE, часто устанавливают несколько антенн, которые работают в многоантенной системе MIMO. Если в конструкции используется более одной, обычно рекомендуется размещать эти антенны в разных углах платы. В этом случае техдокументация содержит информацию о необходимом минимальном расстоянии между ними.

Безопасное расстояние между деталями

Убедитесь что планарная антенна не полностью закрыта металлическим корпусом, который мог бы действовать как экран. Кроме того, в непосредственной близости от антенны не должно быть металла. Также будьте осторожны с пластиковыми компонентами – поскольку они обычно имеют более высокую диэлектрическую проницаемость чем воздух, они могут влиять на электрическую длину антенного тракта, уменьшая резонансную частоту.

В общем лучше не размещать какие-либо компоненты непосредственно вокруг неё, так как они могут помешать работе. В зоне также не должно быть таких элементов, как крепежные винты или провода. Это требование распространяется на все слои печатной платы.

Обычно в спецификации можно найти информацию о размере рекомендуемой защищенной зоны вокруг антенны, которую следует оставить неиспользованной. Но не всегда указывается точное требуемое расстояние. Вместо этого иногда производители антенн определяют набор правил, которые должны соблюдаться в реальных условиях.

Согласование сопротивления

Согласование означает, что волновое сопротивление линии передачи такое же, как у антенны. В противном случае антенна будет излучать только часть передаваемого сигнала. Степень соответствия описывается тремя факторами. Это: К, RL, ML и VSWR.

  • Коэффициент отражения К – это отношение амплитуды отраженной волны к амплитуде падающей. Его также можно определить по значению входного сопротивления антенны и линии передачи. Отражательная способность – комплексная величина. Когда её модуль равен нулю, вся мощность падающей волны рассеивается в антенне.
  • Потери на отражение или обратные потери (RL) – это отношение мощности падающей к мощности отраженной волны, выраженное в дБ. При идеальной подгонке коэффициент RL стремится к бесконечности, потому что тогда мощность отраженной волны равна нулю. В случае полного отражения RL = 0.
  • Соотношение между мощностью падающей волны и мощностью волны, излучаемой в нагрузке, характеризует параметр ML (Mismatch Loss). Он описывает влияние отражения на мощность излучаемую антенной. RL и ML можно рассчитать на основе коэффициента отражения.
  • Когда антенна и линия передачи не совпадают, в линии создается стоячая волна, которая представляет собой суперпозицию падающей волны и отраженной волны. Онf описывается КСВН (VSWR – коэффициент стоячей волны напряжения), то есть отношением максимальной амплитуды напряжения к минимальной. Может принимать значения от 1 (идеальное совпадение) до бесконечности (полное отражение).

Линии передачи ВЧ сигнала

Входное сопротивление антенны обычно отличается от сопротивления линии передачи. Чтобы минимизировать потери мощности, связанные с возникновением отражений, используются согласующие элементы. Согласующая схема может состоять из трех элементов (катушек индуктивности и конденсаторов) для однодиапазонной антенны или большее количество деталей в случае многодиапазонной антенны.

В идеале линии должны передавать 100% мощности от источника сигнала к антенне. Конечно на самом деле это недостижимо. Частично это связано с неизбежной потерей сигнала в материале дорожек, способом их прокладки на плате (в основном резкие изгибы) и отражениями из-за несоответствия сопротивления. Следовательно, размеры дорожек на печатной плате должны быть рассчитаны таким образом, чтобы минимизировать КСВН.

Заземленный копланарный волновод GCPW

В случае печатных плат с чип-антеннами, рекомендуется делать линии передачи в виде GCPW (Golated Coplanar Waveguide) – заземленного копланарного волновода. Благодаря этому не требуется соединения с элементами на нижней стороне печатной платы переходными отверстиями. Это предпочтительный подход, поскольку переходные отверстия увеличивают потери в линии передачи, а также создают паразитную индуктивность в согласующих цепях.

Линия передачи ВЧ в виде GCPW

GCPW представляет собой систему токопроводящей дорожки, окруженной плоскостями заземления на определенном расстоянии с обеих сторон. Кроме того, сигнал изолирован на нижней стороне дополнительной заземляющей пластиной. Эта конфигурация хорошо подходит для работы на высоких частотах и обеспечивает хорошую изоляцию от помех. Еще одним преимуществом является гибкость, которая предлагается разработчикам, предоставляя им множество вариантов когда дело доходит до точного согласования сопротивления.

GCPW требует тщательного проектирования – пренебрежение может иметь серьезные последствия, сводя на нет усилия. Как и в случае с другими типами линий передачи, ключевое значение имеют их размеры, взаимосвязь между отдельными размерами и постоянство характеристик. Чем длиннее линия передачи, тем более искаженными будут сигналы распространяющиеся по ней. Поэтому важно чтобы его длина не превышала 10% длины волны, особенно в СВЧ устройствах, и чтобы ширина изоляционных промежутков была постоянной по всей длине линии.

Зазоры также должны быть тоньше окружающих массовых плоскостей. Ширина этих щелей влияет на характеристическое сопротивление, поэтому точность в этом отношении предотвращает рассогласование. Кроме того, толщина диэлектрической подложки должна быть вдвое больше ширины дорожки токонесущей.

Это краткая справочная информация по типовым моделям готовых чип-антенн от производителей. Есть как широкополосные, так и настроенные на фиксированные частоты, в том числе FM диапазона 88 – 108 МГц.

   Форум

Рекомендуемые сообщения

Ser8191

Энтузиаст

    • Поделиться

Здравствуйте.

Модуль SIM800L имеет контакт для подключения антенны (NET)

image.png.4c8686a0ef80d97384ccf016a98eef51.png

В комплекте с модулем идёт антенна 

image.png.ded99647f96d9d7df8e21c9dbaa21e4a.png

С ней приём «так себе».

Использую внешнюю, такую:

image.png.5df8bcfad88185d42fb51e96cf4bc693.png

Хотелось бы сделать антенну непосредственно на плате, стоит ли? Как рассчитать?

image.png.5ee45b703a223b5d475eec86eb9c53ac.png

  • Цитата

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

georgiMSdOS

Экспериментатор

    • Поделиться

измеряешь длину штатной антенны и делаешь дорожку той-же длины, аналогично и для «нормальной» антенны, разводить примерно как на фото:

313320236_.png.ffe7e77b4c6dacbf9e87645880f7d00d.png

  • Цитата

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Ser8191

Энтузиаст

  • Автор
    • Поделиться

Думал о такой,  где-то была, хотел измерить, не нашёл

  • Цитата

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

ИБП MEAN WELL серии DRC-180 на DIN-рейку – новое решение для пожарно-охранных систем

Компания MEAN WELL расширила семейство DRC-40/60/100 – недорогих ИБП (UPS) 2-в-1 (ИП и контроллер заряда/разряда АКБ в одном корпусе) с креплением на DIN-рейку. Теперь доступны модели мощностью 180 Вт новой серии DRC-180.

Источник питания DRC-180 предназначен для создания систем бесперебойного питания с внешней АКБ и может использоваться в охранно-пожарных системах, системах аварийной сигнализации, контроля доступа и в других приложениях, где требуется простая, недорогая и в то же время качественная система бесперебойного питания соответствующей мощности. Подробнее>>

georgiMSdOS

Экспериментатор

Ser8191

Энтузиаст

  • Автор
    • Поделиться

Да, в корпусе, хотелось бы отказаться от выносных, хочу сразу на плате развести.

Или приём будет хуже?


Изменено 8 января, 2021 пользователем Ser8191

  • Цитата

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

georgiMSdOS

Экспериментатор

    • Поделиться

покупаем такую или похожую антенну, клеим на стенку корпуса.

а качество приема определяется экспериментально, и если разводить антенну на плате, то для улучшения приема придется крутить сам прибор, если антенна «наклейка» то определяем в каком положении лучше ловит и наклеиваем(можно переклеить), идеально если антенна выносная, крутится во всех направлениях

  • Цитата

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Вебинар «Мощные модульные системы питания MEAN WELL 3+N. Новинки и хиты» (22.06.2023)
Приглашаем 22 июня на вебинар, посвященный подходу компании MEAN WELL к созданию мощных управляемых систем низковольтного и высоковольтного питания и зарядных установок для промышленного, технологического, телекоммуникационного, медицинского, радиопередающего и другого оборудования, а также для систем альтернативной энергетики.
На вебинаре мы рассмотрим новинки и серийную продукцию в концепции «3+N», расскажем об этой концепции и о том, как создать из готовых модулей систему питания мощностью до 360 кВт с напряжением до 380…400 В (постоянного тока). Будут представлены ИП с рециркуляцией энергии для тестового оборудования и модули управления питанием. Подробнее>>

Ser8191

Энтузиаст

  • Автор
    • Поделиться
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

alend

Наставник

    • Поделиться

50 минут назад, Ser8191 сказал:

Хотелось бы сделать антенну непосредственно на плате, стоит ли? Как рассчитать?

Советую идти на специализированный форум https://www.lan23.ru/forum/

Там люди не одну жирную собаку съели на этом!

  • Цитата

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Ser8191

Энтузиаст

  • Автор
    • Поделиться
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

KRAB

Мастер

Витала

Профи

    • Поделиться

Бермуды:unknw:

  • Цитата

Покажи мне свое окружение 

Я тебе покажу твое будущее 

Все просто)

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

KRAB

Мастер

    • Поделиться

2 минуты назад, Витала сказал:

Бермуды

Фракталы :D

  • Цитата

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже.

Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Основное обсуждение — антенна на печатной плате 2,4G. Если не учитывать стоимость и объем, можно выбрать другие антенны, например, патч-антенну (малый размер, средняя производительность, средняя стоимость) или внешняя штыревая антенна (большой размер, высокая производительность, высокая производительность). Стоимость), а антенна для печатной платы — самая низкая по стоимости, среднего размера, если она спроектирована правильно и может получить антенну с достаточными характеристиками.

В комплекте три антенны:

Ультра-маленькая антенна PIFA: антенна на печатной плате, используемая для Nano Dongle, из-за ограниченного пространства на печатной плате максимальное усиление будет примерно на 6 дБ меньше, чем у других антенн, то есть рабочее расстояние будет вдвое короче. Размер всей платы, состоящей из антенны и микроконтроллера, составляет около 11 мм * 18 мм.

Обычная антенна PIFA: антенна на печатной плате, используемая для обычного модуля, занимает наибольшее пространство на печатной плате, и максимальное усиление может достигать 1,5 дБ. Если площадь печатной платы достаточна, рекомендуется использовать эту антенну. Размер платы радиочастотного модуля, изготовленной из этой антенны, составляет около 15 мм * 18 мм.

Нормальная антенна Wiggle: антенна на печатной плате, используемая для стандартного модуля, которая занимает немного меньше места на печатной плате, чем второй тип, и имеет коэффициент усиления 1 дБ. Ее можно использовать для беспроводных терминалов, требующих небольшого объема, таких как беспроводная мышь с относительно компактным пространством. оборудование. Размер платы радиочастотного модуля, изготовленной из этой антенны, составляет около 13 мм * 18 мм.

1. Небольшой Nano Dongle использует конструкцию антенны PIFA.

Конкретные размеры антенны следующие (пластина двухслойная FR4, толщина пластины 0,6 мм):

Ширина антенной линии A: 0,15 мм; B: 0,25 мм; C: 0,4 мм

 Характеристики антенны S11 следующие, рабочая полоса частот покрывает весь диапазон частот ISM 2.4G:

 Коэффициенты усиления 2D и 3D следующие, максимальное усиление антенны составляет всего около -5 дБ:

2. Конструкция антенны PIFA для стандартного модуля большего размера

Эта структура антенны является антенной PIFA в полной компоновке стандартного модуля.

Конкретный размер антенны показан на рисунке ниже (плата представляет собой двухслойную FR4, а толщина платы составляет 1,0 мм). Если толщина платы и размер платы не соответствуют этому (толщина платы и размер поверхности земли влияют на производительность), размер конца антенны следует увеличить во время компоновки, например, добавив последний Длина конца 4,8 м для отладки антенны.

Размер платы радиочастотного модуля, изготовленной из этой антенны, составляет около 15 мм * 18 мм.

 Характеристики антенны S11 следующие. Рабочий диапазон частот покрывает весь диапазон частот ISM 2.4G. Видно, что рабочая полоса пропускания антенны больше, чем у Nano:

 Коэффициенты усиления 2D и 3D следующие, максимальное усиление этой антенны примерно на 6 дБ больше, чем у Nano, достигая примерно 1,5 дБ:

3. Подвижная конструкция антенны для более крупного нормального модуля.

Поворотные антенны занимают меньше места, чем большие антенны PIFA, более гибки в применении и имеют схожую производительность. Они широко используются в продуктах для беспроводных клавиатур и мышей.

Конкретный размер антенны показан на рисунке ниже (плата представляет собой двухслойную FR4, а толщина платы составляет 1,0 мм). Если толщина платы и размер платы не соответствуют этому (толщина платы и размер поверхности земли влияют на производительность), размер конца антенны следует увеличить во время компоновки, например, добавив последний Длина конца составляет 2,7 мм для отладки антенны.

Размер платы радиочастотного модуля, изготовленной из этой антенны, составляет около 13 мм * 18 мм.

 Характеристики антенны S11 следующие, рабочая полоса частот покрывает весь диапазон частот ISM 2.4G:

 Коэффициенты усиления 2D и 3D следующие, максимальное усиление этой антенны немного меньше, чем у обычной PIFA примерно на 1 дБ:

Понравилась статья? Поделить с друзьями:

Не пропустите также:

  • Как найти друга на сайте друг вокруг
  • Как составить дело оперативного учета
  • Как составить договор оплаты за дом
  • Как составить грунт для комнатных растений
  • Как найти человека по фамилии в уссурийске

  • 0 0 голоса
    Рейтинг статьи
    Подписаться
    Уведомить о
    guest

    0 комментариев
    Старые
    Новые Популярные
    Межтекстовые Отзывы
    Посмотреть все комментарии