[ev_zubkov 0]

Доброго времени суток. Появился вопрос по подключению антенны ANT4005B000RWHEXS через микрополосковую линию.
Производитель предлагает следующее:

 

На сколько необходимо делать большой полигон, как на fig. 2? Или можно спокойно отводить 50-ти омную линию от отводов антенны? Нужен ли земляной полигон под самой антенной? Что отмечено зеленым на fig. 3?

И еще, возможно, глупый вопрос: она сразу покрывает весь заявленный диапазон? В спецификации имеем:

 

Если судить по графику, то должна покрывать весь, но меня смущает слэш в рабочей частоте.

Заранее благодарен за ответы.

[ANVT 0]

Доброго времени суток.

Если вы будете следовать рекомендациям производителя, большой полигон делать нужно обязательно. Он напрямую влияет на диаграмму направленности антенны. Зазор между сигнальным микрополоском и соседним земляным проводником (зеленая точка) указан и равен 0,5 мм. Думаю, второй зеленый квадратик, в разрыве сигнальной линии, указывает на зазор такого же размера. Таким образом, производитель позволяет отказаться от установки разделительного конденсатора (конденсатор выполнен в разрыве микрополоска за счет только емкостной связи).

Про земляной полигон под антенной, под микрополоском, а также - про стек платы, в даташите ничего не сказано, кроме того - что линия должна иметь волновое сопротивление 50 Ом. Обычно в зоне размещения антенны, и именно под ней, запрещено размещать любые цепи и особенно землянные полигоны. Причина в том - что диаграмма направленности будет  "светить перпендикулярно" полигону земли под антенной - это в лучшем случае. А в худшем - что более вероятно - сигнал просто уйдет в землю через емкостную связь между антенной и полигоном земли. Повторю - мое мнение - под антенной и вблизи - никаких цепей и земляных полигонов.

Про основной сигнальный микрополосок. Думаю, волновое сопротивление 50 Ом здесь обеспечивается не как обычно - за счет стека и размеров проводника, толщины слоя металла, диэлектрика и т.п., а за счет зазора между проводником и окружающим его земляным полигоном. Поэтому микрополосковой данную линию передачи называть - не совсем корректно. Производитель и не делает этого  (слова microstrip нигде по тексту не нашел). 

Любопытное решение в итоге получается. Все делается в одном слое. И вряд ли второй слой здесь может быть - тем более земляной. Он будет только мешать. И потому если планируете многослойку, второй слой разнесите от первого на не менее чем 5 зазоров между сигнальными проводником и окружающим земляным полигоном. Так должно быть, если хотите избежать емкостной связи между первым и вторым слоем. Но это - при зазоре 0,5 - дает толщину диэлектрика в 2,5 мм. А это очень много. Потому - второй слой можно сделать много ближе к первому, ка обычно, но при этом в зоне примерно 3 мм во втором слое вокруг сигнального проводника в первом слое ничего не должно  быть - зона запрещенная для разводки. 

И еще раз про зеленые точки. Именно этот зазор между сигнальным и земляным проводником обеспечивает волновое сопротивление линии передачи 50 Ом. Никакого опорного слоя под проводником не делайте, убьете сигнал!!! Единственное, чего я не смог определить - ширину сигнального проводника. Найдете - подскажите и мне, заинтересовало )

И по результатам напишите, если не сложно, заработала ли антенна.

У меня было нечто похожее с NRF модулем ZigBee, но тогда я не в теме был, наделал ошибок, хотя делал по такому же готовому паттерну. В результате вместо 30-50 метров устройство заработало только на полметра из-за того, что волновое сопротивление проводника резко отличалось от требуемых 50 Ом (я обеспечил его как раз применив опорный слой, в этом и была главная ошибка). Я не понимал тогда, как можно сделать волновое сопротивление для проводника в одном единственном слое. Сейчас дошло. Дело было в классической емкостной связи.

Успехов!

 

ps - второй диапазон покрывает сразу. И по поводу ширины проводника - можно линейкой измерить прямо на мониторе или на распечатке. Измерьте, сколько стандартных отрезков 0,5 мм уложилось в ширину сигнального проводника. У меня получилось ширина земляного 0,5, а ширина сигнального 1,25 мм (см. красные шашечки на рисунке )

Doc1.docx

Изменено 31 августа, 2019 пользователем AndreyTrundov

[ev_zubkov 0]

@AndreyTrundov, спасибо за ответ. А если я сделаю просто копланарный волновод на 50 Ом? Внесу ли критичные изменения в АЧХ?

[Alex Ko 3]

Боюсь, вы напоролись на антенну с неполным даташитом. Как бывшия СВЧист, а ныне - тополог, разводивший массу дивайсов с подобными антеннами, практически уверен, что зелёные квадраты - элементы согласования входа антенны с 50-Омной линией, конденсаторы и/или индуктивности, номиналы которых почему-то не указаны. Последовательный зазор имеет недостаточную ёмкость для линии передачи. Вот похожая антенна (4G/LTE Ceramic Chip Antenna) с указанными номиналами.

Что касается вашего случая, надо как-то раздобыть эти номиналы (альтернативный путь - как-то померить входной импеданс антенны и посчитать эту цепь, ну, или подобрать по КСВ). Геометрию линий до полигона желательно повторить более-менее точно, без полигонов во всех слоях, а после после разделительного конденсатора - 50-Омная линия любого типа, по вашему стеку.

[ANVT 0]

Копланарная или другая линия с сопротивлением 50 Ом, подошла бы. Если бы... Не требование к отсутствию в зоне размещения антенны любых линий, ЭЛЕМЕНТОВ и полигонов. Его нет в Вашем даташите, но есть в аналогичных. Найду, скину ссылку.

Косвенно это подтверждается и приведенным примером топологии, и отсутствием параметров стека, что также косвенно указывает, что нет других слоев.

Антенной, как я понимаю, является не только сам элемент антенны, но и полигон, о размерах которого вы спрашивали в начале. И именно по этой причине я думаю, что зеленые точки не являются сосредоточенными L и C. Я бы повторил в точности топологию, указанную в даташите. И если бы L и C были чипами, где в чертеже указаны посадочные места? Для антенны они четко обозначены. В фрагменте Alex Ko они вроде тоже есть...

Изменено 2 сентября, 2019 пользователем AndreyTrundov

[Alex Ko 3]

23 минуты назад, AndreyTrundov сказал:

Копланарная или другая линия с сопротивлением 50 Ом, подошла бы. Если бы... Не требование к отсутствию в зоне размещения антенны любых линий, ЭЛЕМЕНТОВ и полигонов. Его нет в Вашем даташите, но есть в аналогичных. Найду, скину ссылку.

Я предлагаю такую линию только после "входа" в полигон, на "свободном" же месте я бы повторил предлагаемую геометрию. "Аналогичные" элементы (они есть, кстати, на приложенном мной примере) могут не проканать, ибо служат для согласования импеданса антенн, который у всех разный, со стандартным 50 Ом

[ANVT 0]

Сделал модель в HyperLynx, Alex Ko оказался прав. Нужно искать номиналы согласующих элементов. Раньше я так же "попал", выбрал антенну этой же ф. Yageo, и элементы согл. удалось найти только на живом модуле nrf21 с али. В документации с оф. сайта была похожая "неразбериха". Также можно попробовать рассчитать элементы согл., считая, что волн. сопр. проводника указанной ширины без опорного слоя примерно равно 400-450 Ом, а вх. сопр. Антенны 50 Ом. Может и у Alex Ko есть готовые номиналы из похожих схем.

Изменено 2 сентября, 2019 пользователем AndreyTrundov
Исправление

[Alex Ko 3]

Я же скинул рисунок, там есть номиналы..