Inzwischen haben wir unsere Leiterplatte basierend auf Atmel AT86RF212 Funkchip in der Zulassung. Sind da aber etwas unerwartet bei 3,4GHz mit satten
12dB über den -30dBm von ETSI gelegen. Einen Layoutfehler hat dankenswerter Weise Joerg Wunsch schon rausgesucht. Jetzt trennen uns noch 0,3dB vom Papperl. Die Frage wäre jetzt obs eine andere Antenne mit SMA Gewinde zum Aufschrauben als diese bringen könnte:
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Die hat zwar die angenehme Eigenschaft knickbar zu sein. Aber wenn man sich dabei technische Nachteile holt wäre das verzichtbar.
Kommt drauf an. Habe mit gekauften Dingern keine Freude, nachmessen und Zwicken war immer notwendig. Antennenalyzer liegen doch überall rum, schau mal nach unterm Bett oder im Keller.
Mit einer anderen Antenne koenntet Ihr ein dB oder so runterkommen aber das waere eher Zufall und mit so knapper Marge wuerde ich da oben nicht leben wollen.
Falls sich noch was am Layout feilen laesst kannst Du ja mal Schaltbild und Layout ins Web setzen. Vielleicht laesst sich noch was dran feilen. Harmonische so wei oben liegen oft an zuviel Induktivitaet von Leiterbahnstuecken da wo keine sein soll.
Fall zu spaet fuer Re-Layout dann geht vielleicht eine leichte Aenderung im Anpassfilter.
Da ist nicht viel Layout. Das ist der Prototyp der wegen der preiswerten Betalayout Designrules ziemlich grosse Vias hat:
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Links das IC, dann Balun/Filter
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dann ein 100pF Kerko, dann der Stecker, rechts ein ESD-Varistor der wenige pF hat. Den kann man rauslöten ohne dass sich was ändert. Die Unterseite ist Massefläche, das Material FR4.
In der neu layouteten Serienversion haben wir dann eben mal die GND-Vias des Balun/Filter verschlampt:
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Sieht am Spektrumanalyzer über Kabel verbunden so aus:
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Links der Träger, rechts die hässliche Harmonische. Die beiden kleineren Harmonischen dazwischen sind typisch kaum sichtbar. Bei 3,5GHz hört der Spektrumanalyzer auf, was die Arbeit auch nicht erleichtert. Version1 ist besser als die Version2, aber bei 3,4G immer noch deutlich über Grenzwert.
Den Fehler mit den GND-Vias hat Joerg Wunsch gesehen, ich habe dann links und rechts nochmal Loch gebohrt, per Draht verbunden:
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Das ist die Version die nur knapp über Grenzwert liegt. Die beide kleinen harmonischen sind jetzt stärker, die obere dafür schwächer.
Also ich würde mich mit dem Filter-Layout näher an den mounting considerations des Datenblattes halten.- Vermutung: Eure Abweichungen davon führen zu Verschlechterungen ...
Pins 5 und 6 vom Balun muessen vollflaechig aufgelegt sein, Ihr habt aber Pads drin. Das mag banal erscheinen, bei 3.4GHz macht das jedoch eine Menge aus. Auch die Vias sollten unmittelbar an den Pins sein. Dann waere da noch die Ground Plane Anbindung am Chip selbst wo Ihr geschaetzt mehr als 2mm Leiterbahn habt. Abblock-C am Chip muessen auch naeher ran. Lieber 0402 oder so fuer die C nehmen. Die Masse faengt sonst an selbst mit abzustrahlen und das dann ungefiltert.
Falls es fuer ein neuens Layout zu spaet ist kannst Du folgendes versuchen:
a. Zwischen Pins 5 und 6 durchbohren, drunter per Kupferfolie oder so eine Masse bilden wenn drunter keine ist. Die muss dann aber wieder nach oben durchkontaktiert werden. Dann Geflecht (nicht Draht) durch und verloeten.
b. Den 100pF Kondensator gegen eine 2.2nH oder 3.3nH Induktivitaet austauschen. Man koennte auch einen Tiefpass bauen, aber dann muesste noch ein C "huckepack" auf den TVS.
c. Kapton ueber Chip und Bauteile, dann Kupferfolie so an der senkrechten Reihe Durchkontakierungen anloeten dass sie ueber dem Chip und die Teilen drueber liegt. Wenn es geht mit eine "Nase" auch den Balun/Filter abdecken.
Und die Flussmittelreste abwaschen, also wenn der Unteroffizier vom Dienst das beim Stubendurchgang saehe ... :-)
Das eigentümliche ist, daß das Board im normalen Funkbetrieb auch von Reichweite her ok ist. Wir haben deshalb in der Vorprüfung uns die ETSI/FCC Toleranzmaske um den Träger herum angesehen die auch ok war. Und sind gar nicht auf die Idee gekommen nachzusehen ob oberhalb 1GHz noch was ist.
Muß man im Augenblick unterscheiden was ich jetzt für Muster anhand existierender Boards doktern kann und was im nächsten Layout darüberhinaus möglich ist.
Wird die Layouterin von Version2 Bedenken haben, aber kann man sicher machen. Kann man jetzt auch ansatzweise mit Lötzinn drüber doktern.
Bisschen kann man die Kerkos später im Layout sicher noch schieben. Aber irgendwo hätte ich im Serienlayout Probleme wenn die Bauteile zu nah beieinander liegen als daß man Muster von Hand bestücken bzw. Boards reparieren kann. Bauteile sind bevorzugt 0603, Bestücker liebt die 0402 nicht.
Der Chip hat ein Massepad auf der Unterseite. Die Massefläche dort hat Vias zur Unterseite die ohnehin Masse ist. Mangelt also nur an
+Zuleitung zu den Abblock-Cs etwas.
Passendes Geflecht habe ich nicht hier. Aber beide 0,4mm Löcher kann ich sicher näher an den Filter setzen und einen Drahtdurchmesser nehmen der das Loch voll ausfüllt. Unter Annahme daß Skineffekt Draht mit mehr Oberfläche bevorzugt.
Die Zuleitungen IC/Balun und Balun/Stecker sind in Version2 länger als in Version1. Kann man im Layout wieder verbessern. Ich hatte einstweilen vor da jeweils auf beiden Seiten Päarchen solcher Drahtvias zu setzen.
Der ist als DC-Blocker drin und nötig. Habe bei Johanson nachgefragt: das ist die bevorzugte Variante ihn anzubringen. 2 Kerkos vor dem Balun habe ungünstigere Anpassung.
Mit LC-Filtern habe ich mich an dem Board schon rumgespielt: wenn die bei 3,4GHz dämpfen, würgen sie auch den Träger bei 0,868GHz runter. Von den Auswirkungen beim Empfang mal ganz abgesehen. Den Träger können wir ohnehin per Software um 2-3dB dämpfen. Das ist auch vorgesehen. Das geht aber auf die Reichweite und ist damit nur begrenzt möglich.
Naja: ich muß mich auf Änderungen beschränken die das Ding fit für gerade-noch Zulassung machen. Und dann glaubwürdig direkt im Layout umsetzbar sind. Nach dem Motto die Serienboards werden sicher so gut und absehbar noch ein paar dB besser.
Ja. Ein wenig an der Ground Plane abkratzen und dann drueber. Nutzt allerdings nicht so viel wenn das nicht auch gleich auf die (hoffentlich ganzflaechige) untere Ground Plane durchkontaktiert ist. Besser waere mitten zwischen den beiden Pins durchzubohren.
Da ist aber dennoch mehr als 1mm hin. Auf 3.4GHz entspricht jedes Nanohenry rund 20 Ohm.
Andere Feinheiten: Der braune C rechts unten am Chip sieht auch nach Abblockung aus, hat aber mehr als 3mm Trace und dann ist er auch noch rechts an die Plane angebunden anstatt nach unten wo das Via ist. D.h. der wirkt auf 3.4GHz dann so gut wie nicht mehr. Sind das getrennte Ground Planes?
Dann der dunkelbraune C oben im Norden. Da geht eine lange fette Leiterbahn rechts vorbei zum IC. Die ist natuerlich verdaechtig. Was fuehrt die denn?
Da wuerde ich ernsthaft einen anderen Bestuecker erwaegen. Unsere hier zucken selbst bei 0201 nicht mit der Wimper.
Die Zuleitung ist nicht so wichtig, die Naehe der C's zu den zu versorgenden Pins ist wichtig.
Einfach den Aussenmantel von einem RG-174 oder so nehmen, oder von Audiokabel. Soweit ausduennen bis es ohne viel Verdrillen durchpasst.
Klar, war ja auch nur als Notstopfen gedacht damit Ihr mit dieser Version durch die Pruefung kommt.
Hint, hat nichts mit der Zulassung zu tun: Es ist guenstig immer von der Antenne direkt eine Induktivitaet nach Masse zu haben. Sonst koennte es bei Auslieferung in tropischere Gegenden mit vielen Gewittern recht viele als "taub" gemeldete Garantieruecklaeufer geben. So ein luetter TVS wird da locker aus dem Anzug gestossen.
Das sollte an sich bei 868MHz nicht daempfen. Andere Rework Moeglichkeit ware ein Saugkreis fuer 3.4MHz. Kondensator und Spule in Serie, vom Zentral-Pin des SMA zu einem der Masse-Pins. Das muesste mindestens 5dB bringen.
Ok, Ihr habt ja sicher einen Spectrum Analyzer wo man das dokumentieren kann.
Muß mal sehen wie nah ich mit dem Bohrer gehen kann ohne das Filter anzufräsen.
Was mir an der Sache unklar ist, warums genau bei 3,4GHz wieder so hoch geht. Die beiden anderen Oberwellen dazwischen sind ja platt. Johanson hat auf Rückfrage erklärt ihr Filter würde da oben locker die benötigte Dämpfung für ETSI/FCC bringen. Jedoch: die Schaltung samt Filter entspricht dem Atmel Evaluationkit. Dessen ( sicherlich besseres ) Layout Johanson als Referenzempfehlung verschickt. Der Kit gibt für sich nur FCC Zulassung an. Und hat bei uns am Spektrumanalyzer den Zacken bei 3,4GHz dito.
Das ist tatsächlich der analoge Vcc-Kerko. Kann man später im Layout noch was tun. Hat aber direkte Anbindung vom Pad gegen diese Via.
Das ist die digitale Vcc, unkritischer.
Theoretisch könnte man die Leiterplatte auch beidseitig bestücken und hätte mehr Möglichkeiten. Praktisch kostet das aber Geld.
Gut Idee. Audiolitze von Tonabnehmerkabel hätte ich.
Das Gerät ist batteriegepeist und hat wenig ESD-Probleme. Könnte aber nützlich werden für Varianten mit Kabel dran. Idee welcher Hersteller Induktivität hätten die bei 868MHz Eigenresonanz hat ?
An einem derartigen LC statt des ESD-Bauteils habe ich mich schon versucht. Da mich das Problem etwas unvorbereitet trifft aber weder geeignete kleine Induktivitäten noch Kerkos Ok, Ihr habt ja sicher einen Spectrum Analyzer wo man das dokumentieren
Tja: was der über Kabel misst korreliert wenig mit dem was Prüflabor dann mit Antenne misst. Wir hatten erst ein kurzes 10cm N-auf-SMA Adapterkabel von Reichelt verwendet: dämpfte den Träger unkontrolliert. Dann mit allerlei Zwischenstecker ein BNC-Kabel: dämpfte überall etwas war aber plausibler. Jetzt ein Kabel von Suhner: ob man dem trauen kann auch unsicher. Jede der 3 Varianten zeigt am Bildschirm was anderes an...
Och, da ist doch massig Platz. 1mm Bohrer ins Futter, einstoepseln und beherzt durch :-)
Es reicht wenn irgendwas resoniert und in diesem Layout ist viel was resonieren kann. Es liesse sich mit einer sehr kleinen H-Sonde plus Analyzer auch rauskriegen wo. Koax mit 2-3mm Schlaufe oder so.
Das Layout ist im GHz Bereich entscheidend. Irgendwo 2-3mm zuviel und alles kann vorbei sein.
Vielleicht taeuscht das Foto aber besonders direkt sieht es nicht aus. Und vom C zum Pins ist das viel zu weit.
Ok, geschenkt :-)
Es wird halbwegs ertraeglich wenn man auf der Rueckseite nur einen Gurt laden muss, wenn da z.B. nur 0.1uF Abblock-C sind. Sollte hier aber auch einseitig gehen.
Das hatte ein Kunde auch mal gedacht :-)
Es sei denn Dein Geraet wird nicht im Freien oder in Holzrahmenbauten benutzt, dann geht es meist.
Sie sollte moeglichst keine Resonanz in der Gegend haben, das kann sonst die Filterkurve verdellen. Ich nehme da meist sowas wie die 100nH Version hiervon, kostet nur etwas ueber einen Cent in Stueckzahlen:
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SRF liegt ueber 1GHz. Der Anteil zerstoerter HF Boards ging in einem Fall von rund 30% auf 0.-irgendwas Prozent runter. Im Prinzip auf die Faelle wo von dem Einschlag auch alles moegliche geschmolzen war oder die Anlage in einem qualmenden Krater lag.
Ausgediente Handys und WLAN Router nicht wegwerfen, deren Platinen enthalten sowas, da kann man mal schnell ausschlachten. Induktivitaeten kann man um einen kleinen Nagel wickeln. Messgeraet, na ja, das kommt drauf an wieviel Budget da ist und wie oft Du sowas machst. Inzwischen benutze ich den SignalHound mit Tracking Generator, das hatte zusammen mit etwas Kleinkram so um $1600 gekostet und geht von Null bis ueber
4GHz. Wenige Wochen spaeter kamen sie mit der 12.4GHz Version raus. Grmpf. Aber so hoch muss ich meist (noch) nicht.
Habe einem Kunden was empfohlen das sich bei denen jetzt immer wieder bezahlt macht: Antenne auf Dachlattenkonstrukt genagelt, im Prueflabor mal eben dranhaengen, Plot nochmal abspeichern, dann kann man sich in etwa die Korrekturfaktoren ausrechnen.
Es daempfte den Traeger auf 868MHz? Das ist aber seltsam, da unten sollten 10cm Koax ueberhaupt nicht daempfen. Es sei denn es gaebe irgendwo eine herbe Fehlanpassung.
Wie sieht die GND-Führung eigentlich links der beiden Masseleiterzüge neben den RFP/RFN-Pins aus? Gehen die weiter in eine Massefläche unter dem Chip, die dann ihrerseits wieder Vias zur Gegenseite hat? Oder hören die da einfach auf?
Wie Jörg (S.-C.) schon bemerkte, die GND-Leiterzüge selbst haben ziemlich viel Induktivität. Wenn man sie direkt unter dem Chip mit Vias an die Groundplane der Rückseite legen kann, könnte das schon helfen.
Mit 0,irgendwas dB Abstand zum Soll würde ich nicht in Serie gehen. Wenigstens 3 dB sollten es schon sein (falls du FCC-Land auch noch im Visier hast, entsprechend mehr).
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cheers, J"org .-.-. --... ...-- -.. . DL8DTL
http://www.sax.de/~joerg/ NIC: JW11-RIPE
Never trust an operating system you don't have sources for. ;-)
Bei den kurzen Leitungslängen spielt das keine Geige. Selbst 2,4 GHz macht man noch mit FR4. Anderes Material wäre weniger wegen Verlusten, sondern mehr wegen Stabilität der HF-Parameter interessant, aber die gehen hier kaum mit ein.
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Mal ne andere Frage. Warum sind den die beiden Masseflächen links und rechts voneinander getrennt? Gerade rechts unten da, wo auch der eine Kondensator an die Masse geht. Ich hätte jetzt gedacht wenigstens bis um den Chip drumrum müsste die Masse sauber durchgehen. Der Chip sitzt mir da massemässig einfach zu isoliert.
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