Prowadzenie ścieżki do gniazda antenowego

Częstotliwość 2,4 GHz to już nie w kij dmuchał i szkoda zepsuć sobie projekt przez niewiele dające uproszczenia. Z drutem może działać a może nie. Najlepiej zaprojektować linię o założonej impedancji falowej pomiędzy wejściem modułu a gniazdem antenowym. Popularnym aktualnie i mającym swoje zalety rozwiązaniem jest "coplanar waveguide". Prostym rozwiązaniem jest linia mikropaskowa (microstrip). Jest od groma kalkulatorów on-line czy prostych programów które podadzą wymiary ścieżek w tych topologiach dla założonej impedancji i parametrów podłoża. Nawet chyba w KiCAD-ie jest kalkulator. Zwróć uwagę na jedną kwestię. Jak zastosujesz typowy, dość gruby FR4 to szerokość ścieżki będzie znaczna. Do takich zabaw potrzeba cieniutkich laminatów albo laminatów o wyższym Er. Na gotowo takie cuda bada się wektorowym analizatorem obwodów (VNA). Czasami w przypadku pomiarów układów wytworzonych bezpośrednio na podłożu (bez złącz) trzeba nawet na tym samym podłożu stworzyć swój własny kit kalibracyjny dla VNA pozwalający znaleźć odniesienie dla tych konkretnych warunków. W takim jak twój wypadku pewnie się można bez tego obejść jak zastosujesz zaprojektowaną linię o określonych w założeniach parametrach. O laminacie jednostronnym zapomnij, w przypadku coplanar waveguide zapomnij też o samodzielnym robieniu płytki - metalizowane precyzyjne przelotki są fragmentem falowodu. Można próbować mikrostrip robic samemu ale ważne tam też są przelotki o małej indukcyjności. Powodzenia.

Paweł

W dniu 2015-08-11 o 16:55, Paweł Sujkowski pisze:

Hmm... Możesz polecić jakieś sprawdzone narzędzi i materiały do poczytania? Najlepiej takiej, które skupiają się także na stronie praktyczne, a nie tylko teorii. Jakich danych będę potrzebował? Da się na ten przykład jakoś z grubsza określić parametry użytego laminatu?

Ta zasada odnosi się do 2,4 GHz, czy pisałeś bardziej ogólnie. Przy jakiej częstotliwości samodzielnie zaprojektowana i wykonana płytka (termotransfer i cynowanie Lichtenbergiem) jeszcze się sprawdzi? Moduł na 433 MHz jeszcze się załapie, czy to już jednak za dużo? W każdym razie będę pamiętał, żeby w przypadku modułów pracujących na wyższych częstotliwościach (GSM, WiFi, Bluetooth) unikać samodzielnie wykonanych płytek, tudzież stosować moduły ze zintegrowaną anteną lub wyprowadzonym złączem antenowym.

W dniu 2015-08-11 o 16:55, Paweł Sujkowski pisze:

W poprzedniej wiadomości zapomniałem zapytać o taką przelotkę - zwykły fragment drutu (włożony w otwór i przylutowany z obydwu stron) będzie ok? A może jeden z popularnych nitów do metalizacji otworów?

użytkownik Atlantis napisał:

W notach aplikacyjnych jak nie od tego, to od innych modułów masz cały layout.

Jak nie w notach modułów, to w notach anten smd.

Proponuje na przykład kalkulator z programu QUCS czy wywodzącego się z tego samego projektu QUCS Studio. Co do poczytania to ciężko mi wybrać, jest tego masa i najlepiej szukać. Tyle że aby to krytycznie móc ocenić potrzeba troszkę doświadczenia. Ja bym szukał po hasłach (podałem angielskie terminy). Jakiś wstęp do tematu był w książce J. Dobrowolskiego "Technika wielkich częstotliwości". Parametry laminatu to można zmierzyć, ale przy takim pojedynczym projekcie to nie ma sensu - lepiej postarać się o firmowy laminat od konkretnego producenta i wtedy wszystkie parametry są w karcie katalogowej. Jak nie, przyjąć że to standardowy FR-4 i tylko operować jego geometrią a parametry przyjąć dla ogólnego przypadku - błąd jakiś będzie ale każdy laminat i tak ma rozrzut w stosunku do katalogu.

A tam zasada. Cynowania bym unikał. Tu jednak naskórkowość daje znać, po co produkować straty.

To nie tak że to jakieś kamienne księgi są. Jak nie masz zaplecza pomiarowego, to warto eliminować możliwości błędów w jak największej ilości miejsc. I temu służą fabryczne płytki. Dobry producent ma zdefiniowane tolerancje i parametry i na tym tyle o ile można polegać. A w domu rozrzut jest jednak znaczny. Co nie znaczy że się nie da zrobić.

Że też ci się chce bawić ręcznie. Zobacz ile przy CPW jest tych przelotek i jakie mają wymiary. Podam trochę ekstremalny dla tej dyskusji przykład, ale powinien uzmysłowić tobie o co chodzi i jak taka linia wygląda w praktyce. Poszukaj noty aplikacyjnej firmy Southwest Microwave "Optimizing Test Boards for 50 GHz End Launch Connectors".

A poza wszystkim sugestia aby oprzeć się na nocie aplikacyjnej producenta konkretnego lub analogicznego modułu jest bardzo trafna. Pozdrawiam.

Paweł

W dniu 2015-08-11 o 20:16, Paweł Sujkowski pisze:

Wygląda na to, że kalkulator linii w Kicadzie jest ten sam co w QUCS :)

W dniu 2015-08-11 o 20:16, Paweł Sujkowski pisze:

No dobrze, ale śniedź na ścieżce pewnie też nie pozostanie bez wpływu na parametry. Cynowanie to zawsze jakieś zabezpieczenie.

Po zapoznaniu się z rzuconymi tutaj hasłami skłaniam się raczej w kierunku rozwiązania Mircrostrip. Rozumiem, że polega to na tym, że:

Jak daleko od tej ścieżki powinna się znajdować masa po tej stronie płytki? W jaki sposób podprowadzić masę do wyprowadzeń GND modułu? Co zrobić z pinami GND gniazdka antenowego? Przylutować je tylko do dużego pola masy, czy też powinna być ona w jakiś sposób doprowadzona po stronie ścieżki?

W dniu 2015-08-12 o 15:49, Atlantis pisze:

Można zamówić płytki złocone. Można psiknąć cienką warstwą Plasticku.

Ja z reguły daję nie bliżej niż 3 szerokości linii. Możesz sobie w QUCS albo w Kicad wybrać linię koplanarną ekranowaną, dać dużą odległość S (między linią a boczą masą) i ustawić szerokość tej linii na taką aby dawała 50 Ohm. Będzie to odpowiadać zwykłej linii mikropaskowej. Następnie zmniejszać s i patrzeć jak przy niezmiennej szerokości zmienia się impedancja linii. Masa w pobliżu nie jest taka zła jak inny obwód w pobliżu. Zwłaszcza gdy masz kilka różnych sygnałów i zależy ci na ich czystości.

Ja z reguły daję na górze jakieś pole w kształcie np trójkąta którego wierzchołek dochodzi do pinu. Obszar ten kilkoma przelotkami łączę z masą na dolnej warstwie

Lepiej pole masy połączone z dolną warstwą.

Jeśli masz jakieś wolne duże pola to możesz je wypełnić masą gęsto łączoną z dolną warstwą. Jednak nie może to być ścieżka masy pozbawiona przelotek bo będzie działać jak falowód. Nawet jak dasz grubą ścieżkę to będzie też odcinkiem linii, tylko o mniejszej impedancji falowej.

Mam jeszcze jedno pytanie, związane z tym tematem. Załóżmy, że nie będę stosował żadnych dużych gniazd w rodzaju SMA wlutowane w płytkę drukowaną. Zamiast tego użyję jakiegoś małego gniazdka w rodzaju Murata MM9329-2700 (takie, jak w modułach GSM SIM300Z u niektórych wersjach ESP8266). Gniazdko byłoby przylutowane możliwie najbliżej wyjścia antenowego RFM69. Dalej sygnał szedłby już porządnym kablem 50 omów, do gniazda antenowego przykręconego do obudowy.

Czy w takim wypadku wpływ samej ścieżki będzie już na tyle pomijalny, żeby niczego nie trzeba było obliczać? W końcu taka ścieżka i tak najpewniej stanie się w całości częścią pola lutowniczego...