868 MHz Antenne Frequenzgang

Hallo Rafael,

Da will man mir nichts runterladen lassen :-(

Waren bei mir zwar auch bedrahtete, das war aber weniger das Problem der Dioden, sondern massiver EMV-Aussendung, die mir in meine Strommessung so reinpfiff, dass die Regelung völlig ausrastete. IMHO hätte es durch den zusätzlichen Kondensator eher schlimmer werden müssen, aber irgendwie hat sich die Realität nicht an meine Modellvorstellung gehalten ;-)

Jetzt noch mehr gespannt...

Marte

Das las ich in einer deutschen Zeitung. Auf groesseren Flugplaetzen bekommt man die hier in guter Auswahl.

Ach wat, fragen sollte man immer. Beispiel von hier: Kollege wohnte an einem Huegel oestlich von uns. Beklagte sich bei der Air Force Base dass bei Tieffluegen die Fenster rappeln. Base Commander rief zurueck, man wuerde sich drum kuemmern. Einige Wochen spaeter ein Fauchen ... BUMM-BUMPF ... klirr. Ziemlich sauer rief er wieder bei der Base an, wurde sofort zu Cheffe verbunden. "How many windows?" ... "We'll take care of it, just leave your address". Sie haben ihm dann top-of-the-line Iso-Fenster einsetzen lassen, welche die er sich sonst so nicht haette leisten koennen, auf Kosten des Hauses.

War leider noch Umlaute-Problem WindowsApache.

MfG JRD

Hallo Rafael,

Sowas hatte ich auch vermutet. Danke vielmals, auch wenn es zur Erhellung meines Denkfehlers (noch) nichts beitragen konnte. Ein Versuch wars wert. Vielleicht gibts ja noch irgendwann den Gedankenblitz...

Marte

Die Muster sind jetzt gemessen. Bei 3,4GHz:

-9dB/-6dB Version mit 2 "Vias", Blech

-11/-13dB Version mit 8 "Vias", Blech , ca. 5nH

D.h. nur eine Spule reinlöten hat nicht gereicht.

Ansonsten war die Diskrepanz der 3m Antennenmessung im Labor zur Messung über Kabel augenfällig: die erste Variante hatte am Kabel kaum Dämpfung bei 3,4GHz. Nur die beiden Varianten mit Spule schienen da wirksam.

MfG JRD

Danke fuer das Feedback, wuenschte das wuerde jeder machen.

Dann ist es eindeutig, die zerkluefteten Massen wirken selbst als Antennen und strahlen mehr oder weniger unkontrolliert ab. Wundern tut es mich nicht so sehr :-)

Neben der Abstrahlung von ungefilterter HF stellt sich auch die Frage wieviel der "Massen-Salat" netto an Reichweite kostet. Denn sowas verdellt einem ganz gut die Polarisation. Wenn immer satt Reichweite da ist braucht man sich jedoch keine Gedanken um diesen Punkt zu machen, Hauptsache die Pruefung ist bestanden.

Ich fand diese gesammte Diskussion übrigens recht lehrreich. Wenn ich jetzt noch einen Wunsch frei hätte, würde ich mir wünschen, dass Rafael noch ein Layout mit ungeteilter Massefläche macht, das ausmisst und zum Vergleich hier veröffentlicht, damit ich weiß welches nun die wahre Lehre ist: Die große alleinseligmachende Massefläche oder das virtuose Skalpell.

Mathias.

Mathias Weierganz schrieb:

Hallo Mathias!

Ich mache mal ganz frech ein Fullquote.

Meiner Meinung nach ist das ganze wie zu Opas Zeiten mit Röhren und Chasis. Im Kleinen muss man auf die Masseströme achten, das heisst sowas wie Sternschaltung. Dann bleibt auch die Masse halbwegs das woher sie ihren Namen macht, und zwar ein etwas HF ruhiges etwas als Bezugspunkt oder als Bezugsebene.

Also muss man die Massedurchkontaktierungen so wählen, dass sich die Stromschleifen inerhalb kurzer halbwegs definierter Wege austoben. Zum Beispiel wäre ein Quarzoszillator mit Cs und IC-Masse an einem Punkt an die Massefläche abgeschlossen, und nicht wie oft einfacher an irgendwo plazierten Cs und dem dazu gehörenden IC Pin weit weit entfernt.

Das virtuose Skalpell bezieht sich dann auf die geeignete Position der Masse Vias. Die große allseligmachende Massefläche bleibt dann - nunja- halbwegs sauber.

Als Zusammenfassung: Eine Massefläche und sinnlos verteilte Vias helfen genausowenig, wie sinnlos zerschnittene Masseflächen. Man brauch das virtuose Skalpel UND die Massefläche, damit die Masse funktioniert. Das macht es natürlich nicht einfacher, aber viel interessanter...

Viele Grüße,

Christoph

Mathias Weierganz schrieb:

Mach' ich gerade. Ich habe mein altes "tiny230"-Layout genommen, die darin vorhandene symmetrische PCB-Antenne für 2,4 GHz durch Johannson-Filterbalun + SMD-Buchse ersetzt, und werde das demnächst beim "Platinensammler" (Jakob Kleinen) mit eintüten. In vielleicht drei Wochen werde ich dann hoffentlich in der Lage sein, eine vergleichende Messung anzustellen.

Rafael Deliano schrieb:

Ich habe nun endlich meine eigene Platine gemacht. Das Layout des Johanson-Baluns habe ich entsprechend deren Datenblatt übernommen (also 4 Vias neben Pin 5 & 6, 2 Vias neben Pin 2), außer dass ich als 100-pF-Kerko gerade nur einen klobigen 0805er zur Hand hatte.

Die Massefläche unter dem AT86RF212 ist durchgehend, nur den Bereich um den Quarz habe ich ausgespart.

Fotos gibt's hier:

Ergebnis: 3. Oberwelle bei -42 dBm. Nicht unbedingt berühmt, aber ausreichend. (Die 2. Oberwelle liegt mit -55 dBm nicht völlig unerwartet sehr viel besser, die 1. mit ebenfalls -42 dBm auch im grünen Bereich.)

Danke fuer den Ergebnisbericht, und Glueckwunsch. Man koennte noch etwas weiter kommen mit Abblockung und naeherem Ranruecken des Baluns, doch jetzt besteht es ja offenbar schon die Pruefung.

Ich wuerde langfristig auf jedem Fall eine Drossel vom SMA Zentral-Pin nach Masse vorsehen. Nicht aus HF-Gruenden sondern damit der 100pF nicht eines Tages durch Statik zerschossen wird, und jenachdem wie der Balun innen aussieht der AT86RF212 mit.

Die Messung war ja wohl mit Kabel diekt in Spektrumanalyzer. Da hatten wir auch Varianten die gut aussahen. Die Zulassungsmessung ist mit Antenne in Freifeld. Was da rauskommt korrelierte bei uns nur sehr vage mit dem was man mit Kabel sieht.

MfG JRD

Ich fürchte, dass dafür mein Spekki nicht empfindlich genug ist, aber ich kann es auch nochmal mit einer Antenne probieren.

Ich habe aber angesichts der Masseführung keine Bedenken, dass die 3,5 GHz noch nennenswert woanders abgestrahlt werden.

Unsere neuen Boards mit geändertem Layout und Induktivität kommen erst Mitte des Monats. Da kann ich dann nochmal mit Kabel prüfen wie es mit bzw. ohne Drossel am Spectrumanalyzer aussieht. Bezüglich Zulassung haben wir die FCC/IC-Nummern jetzt zwar, aber das Labor tut immer noch mit Papierkrieg rum.

MfG JRD

Ich schon ein wenig, doch es koennte mit etwas Glueck durch die Pruefung kommen. Das Layout ist schon recht gut jetzt. Verbesserungsvorschlaege:

a. Masseflaechen alle wirklich zusammenlegen. Da sind noch Schlitze und so.

b. Abblock-Cs noch was naeher ranziehen and den RF Chip.

c. Balun naeher ran, da gehen noch mindestens 2mm.

d. Quarzoszillator naeher ran, die Traces da hin strahlen am Ende auch ein wenig mit ab. Dessen Masseanbindung sieht auch arg "sub-optimal" aus, wie ein Feuerhaken :-)

e. Masseflaechen-Oeffnungen zumachen, vor allem unter dem RF Chip und unter dem Quarzoszillator.

Meine Kunden rollen manchmal die Augen wenn ich denen so eine Liste schicke aber nach der EMV-Pruefung nicht mehr :-)

(Ich schrieb:)

Sieht nicht grundsätzlich anders aus, d. h. die relativen Abstände zwischen Grund- und Oberwellen bleiben erhalten. Die 3. Oberwelle ist dann so um die -50 dBc (was bei +5 dBm Trägerleistung dann -45 dBm in der Oberwelle entspricht).

(Jörg S.-C.:)

Wenn ich das Teil mit einem Abschlusswiderstand direkt vor die Messantenne des Spekkis halte (die so 6...8 dBi selbst hat), emittiert es in keiner Position mehr als -60 dBm. Das sollte für alle bekannten Zertifizierungen genügen. ;-)

Ja, das Ding war kein von-Grund-auf-Entwurf, sondern ich habe es nur "mal schnell" aus einem vorhandenen 2,4-GHz-Entwurf (der im oberen Bereich eine PCB-Antenne hatte) abgeleitet um zu sehen, ob sich mit einer gemeinsamen Masseführung Rafaels Problem lösen lässt. Der Entwurfsaufwand belief sich damit vielleicht auf eine Arbeitsstunde, was mir für den Zweck ausreichend war.

Die Schlitze haben daher eher hysterische Ursachen. ;-)

Wird nicht viel ändern, der Systemtakt ist 16 MHz, und das dürfte die höchste Frequenz sein, mit der die Abblock-Cs belastet werden. Die sind ja 100 nF bzw. gar 1 µF, das sind bei "richtiger HF" dann schon wieder Induktivitäten. :)

Das würde auf Kosten der beiden Vias direkt an den RF-Massepins gehen, die den kurzen Weg auf die rückseitige Fläche geben soll.

Der Feuerhaken verläuft direkt unter den "heißen" Leitungen auf der Oberseite, ist also gewissermaßen ein Wellenleitersystem. Hatten wir uns mal so ausgedacht, die Idee war es, die Abstrahlung der 16 MHz der Quarzleitungen zu minimieren. Ich habe aber keine sinnvolle Messantenne für 16 MHz da, um da wirklich jetzt die Abstrahlung messen zu können.

Ja, das kann man noch etwas füllen. Viel geht aber nicht, weil die zweilagige Platine halt noch ein paar Traces hie und da braucht, um beispielsweise die Betriebsspannung auf die andere Seite des ICs zu bringen. Vierlagig wäre das natürlich einfacher, aber es ging ja vor allem darum nachzuweisen, dass auch ein (preiswertes) zweilagiges Design durchaus ausreicht.

Jawoll, sehr jut, iss jenehmicht :-)

Das ist nicht ganz so. Zum einen ist es ein 16MHz Rechteck und die Flanken haben satt spektrale Energie bis UKW rauf. Zum anderen ist es nicht so sehr der Oszillator der Aerger machen kann. Die RF Chips haben nur eine endliche HF-Leitfaehigkeit nach Masse, und selbst wenn sie es haetten gibt es noch Crosstalk auf dem Die selbst. D.h. der ganze Die "singt mit" auf Grundwelle plus Oberwellen. Das strahlt dann ueber alles ab was eine fuer diese Frequenzen eine signifikante Laenge hat. Aber

-60dBm hoert sich schon recht brauchbar an.

Die koennte man vielleicht unter den Chip verfrachten.

Sowas klappt normalerweise nicht, eine durchgehende Masse gewinnt fast immer. Wenn Du messen willst tut es eine kleine H-Loop. Ich habe den EMCO Sondenkoffer dafuer aber man kann sich das auch basteln. Stueck steifes aber duennes Koax nehmen wo am anderen Ende der fuer den Analyzer passende Stecker dran ist, Seele 1cm freilegen aber Isolierung drauflassen, am Ende 2mm davon abisolieren, Schlaufe formen und das abisolierte Ende auf den Mantel loeten. Das ganze dann ein paar Mal in robusten (moeglichst steif werdenden) abriebfesten Lack tunken damit man spaeter nicht versehentlich einen Kurzschluss fabriziert.

Ich meine z.B. die Traces von 6-Pin Header. Die koennte man mit auf die oberre Seite legen und nur dort kurze Segmente vorsehen wo man kreuzen muss. Kostet vielleicht ein paar wenige Vias mehr aber dann haette man weniger Slots und immer noch zwei Lagen.

Joerg schrieb:

Naja, aber wie schon geschrieben: ein 1-µF-Kerko filtert bei UKW nicht mehr viel.

Ja, könnte man sich mal machen. Eine H-Loop habe ich zwar im Rahmen eines Feldstärkemesskoffers (für die Kurzwellen-Auf-Gerätschaften), aber die ist hierfür schon viel zu groß.

OK, da habe ich seinerzeit kaum drauf geachtet. Ist aber von der HF auch schon ein Stück weg.

Ehrlich gesagt: ich glaube, den Digitalteil habe ich damals aus Faulheitsgründen vom Autorouter erledigen lassen. ;-) Der alte (2,4-GHz-)Entwurf hat nun schon ein paar Jahre auf'm Buckel.

Ein keramischer in 0805 oder 0603 filtert da oben an sich genausogut wie ein 0.1uF or 10nF Kerko. Heutzutage im MLCC-Zeitalter entscheidet fast nur noch die Bauform darueber ab wo sie ineffektiv werden. Fuer ganz heisse Sachen gibt es dann noch die laengsseitig kontaktierten. Und fuer ganz, ganz heisse Geschichten welche mit Kontakten an allen vier Seiten.

Die Koefferchen von EMCO habe drei Groessen, das passt so ziemlich fuer alle Jobs. Leider fing bei mir beim Ausklingeln einer Susceptibility Geschichte die mittlere H-Loop an zu brodeln und ist abgeraucht :-(

Ja, Autorouter machen sowas immer wieder. Mag zwar von der HF weit weg sein aber die Traces koppeln teilweise an den RF Chip an. Sowas singt dann alles mit im Chor.