[RadiatoR 2]

Всем доброго дня/вечера.

Была куплена вышеуказанная плата для отладки, тестирования с целью разработать свою плату с BLE.

Со схемотехникой и трассировкой ВЧ электроники ранее не сталкивался (если подходить к этому обдуманно).

Прочитал статьи по теории ВЧ отсюда allaboutcircuits.com. Там описано достаточно хорошо и в упрощенном виде, что мне и нужно. В этих материалах я нашел, что если проводник между выходным усилителем (в моем случае это сам проц stm32) и нагрузкой (антенна) меньше 1/4 * длина волны, то его не нужно согласовывать. Для BLE (2,4ГГц) L = 299792458 / 2.4G = ~124мм. 1/4L = 31мм.

Привожу схему платы из ДШ:

 

Если смотреть на плату, то дорожки, которые идут к антенне, либо к SMA разъему меньше 31мм, около 12-16мм на глаз.

Подскажите ответы на несколько вопросов:

1. Зачем на схеме установлен входящий согласователь (слева), при отсутствии необходимости согласовывать линию?
2. Что делает фильтр FLT1? Что делает сам компонент понятно, а зачем он нужен в этой схеме?
3. Как посчитать номинал C35 и С38 для развилки сигнала?
4. Зачем нужен согласователь для PCB антенны? Она же имеет известный импеданс, близкий к 50 Ом.

Спасибо за помощь.

 

PS. Импеданс дорожки не зависит от длины, а зависит от ее ширины и расположения среди других полигонов / цепей. Стало понятно зачем нужен, например, согласователь слева. Остальные моменты пока не прояснил.

Кстати еще момент - в комментарии под левым согласователем подписано, что номиналы будут выбраны after evaluation. Имеется ввиду после разработки топологии стал известен импеданс линии и можно просчитать номиналы?

[HardEgor 63]

7 часов назад, RadiatoR сказал:

 В этих материалах я нашел, что если проводник между выходным усилителем (в моем случае это сам проц stm32) и нагрузкой (антенна) меньше 1/4 * длина волны, то его не нужно согласовывать.

Если выход микросхемы уже согласован на 50 Ом, то да.

А так надо ставить либо комбинацию LC, либо балун.

Смотрите здесь балуны  и связанную литературу.

Там же на сайте есть и для WB55 готовые балуны, читайте AN5165 Development of RF hardware using STM32WB microcontrollers

[RadiatoR 2]

2 hours ago, HardEgor said:

либо балун

А разве балун не для согласования симметричного / асимметричного сигнала? Здесь сразу асимметричный идет.

 

2 hours ago, HardEgor said:

AN5165

Спасибо! Я что-то и забыл про апноуты =)

[HardEgor 63]

1 час назад, RadiatoR сказал:

А разве балун не для согласования симметричного / асимметричного сигнала? Здесь сразу асимметричный идет.

Так-то да, но они почему-то теперь так же и согласующие цепи называют .

[uve 2]

Длину полоска Вы посчитали не правильно - не учли эффективную диэлектрическую проницаемость. L/4 полосок будет раза в два короче. Конденсаторы переключателя рассчитываются как разделительные, по минимуму потерь. Согласующие цепи нужны, т.к. учесть все влияния окружающих материалов на PCB антенну нет возможности и предусматривают  дополнительное согласование.

Изменено 3 августа, 2020 пользователем uve

[RadiatoR 2]

1 hour ago, HardEgor said:

Так-то да, но они почему-то теперь так же и согласующие цепи называют .

Вы уверены? В первом же ДШ увидел схему включения симм. - асим. Это никак не согласование. Или я чего-то не знаю?

 

1 hour ago, uve said:

Согласующие цепи нужны, т.к. учесть все влияния окружающих материалов на PCB антенну нет возможности и предусматривают  дополнительное согласование.

А как по итогу изготовления платы подобрать номиналы чтобы правильно согласовать? Я знаю только общий расчет импеданса линии исходя из ее типа stripline или microstrip. И исходя из него могу посчитать согласователь. Есть более точные варианты или этот вполне подойдет?

 

И есть ли доступные методы проверки качества согласования без редкого оборудования? У меня есть осцилл  (Полоса пропускания - 20-МГц; Частота дискретизации - 100-МГц;). Им полагаю особо не измеришь?

 

Спасибо.

[uve 2]

Могу рассказать, как я решаю на работе эти вопросы. Беру векторный измеритель импедансов, определяю входной импеданс ( например антенны РСВ), рассчитываю согласующую цепь и устанавливаю её. Проверяю ещё раз, при необходимости провожу  замену на оптимальные номиналы согласующих элементов. Другой путь( при изготовлении РСВ антенны собственной разработки) провожу коррекцию геометрии антенны до доведения её импеданса обеспечивающего VSWR менее 1.5 в рабочей полосе частот. После этого не допускаются изменения конфигурации Ground платы и пластикового корпуса девайса. В противном случае нужна дополнительная подстройка и проверка.

Изменено 3 августа, 2020 пользователем uve

[Oymyacon 0]

Усилитель+аттенюатор=согласование

[RadiatoR 2]

Прочитал AN5165.

Вычитал следующее:

To obtain the best RF performance, a matching network is required between the RF1 output pin and the RF low-pass filter.
  
This network is composed by a discrete LC PI filter followed by an integrated low-pass filter.
C3 and L1 have the role of adapting the RF pin impedance of the STM32WB to 50 Ω, the impedance that must be seen by the SMA.
C4 and the integrated low-pass filter FLT1 are used to reject the harmonic frequencies.
  
It is also recommended to place the matching network as near as possible to the RF output and to avoid long track between each component of this matching network.
The track between the output of the low-pass filter FLT1 and the SMA connector can have a variable length, depending upon the application, provided that its impedance is always 50 Ω.

Схема из апноута:

1. То есть левый согласователь (в 1 сообщении) нужен чтобы согласовать выходной импеданс усилителя. Для своих решений ST предлагает в качестве согласователя и LPF использовать интегрированный согласователь с фильтром https://www.st.com/en/emi-filtering-and-signal-conditioning/mlpf-wb55-01e3.html.
2. Сам же FLT1 нужен чтобы отфильтровать сигнал от гармоник.
3. Правый согласователь нужен чтобы согласовать импеданс с антенной.

 

Я правильно понял?

 

И еще вопрос: после первого согласователя ожидается, что линия до антенны будет иметь импеданс 50 Ом. Саму линию (ширина дорожки) мы рассчитываем исходя из этого. Но она может быть не точна в расчете и в изготовлении и импеданс не будет равным 50 Ом. Это можно проверить только эмпирически и исправить только шириной дорожки, так?

 

 

On 8/3/2020 at 11:55 AM, uve said:

векторный измеритель импедансов

Это такой девайс?

Как мне с его помощью протестировать импеданс линии? С антенной ясно (вроде бы) - подключил, включил измерение, он вывел результат. А как быть с линией до антенны?

 

Спасибо.

[uve 2]

Если " С антенной всё ясно...", то Вам не обо всём говорят.

Описание назначения схем согласования Вы правильно поняли.

 Да таким прибором можно пользоваться. Не забывайте о калибровке. Чтобы проверить линию нужно нагрузить её на чип резистор 50 Ом( лучше с разбросом 1 %). Если линия копланарная установите симметрично нагрузку из 2-х резисторов по 100 Ом. 

[RadiatoR 2]

Спасибо, попробую!

[RadiatoR 2]

On 8/3/2020 at 10:20 AM, uve said:

Конденсаторы переключателя рассчитываются как разделительные, по минимуму потерь.

Достаточно ли здесь будет выбрать конденсатор с минимальным импедансом на несущей частоте?

А, ну так достаточно выбрать кондер с большой емкостью. В принципе этого должно быть достаточно, правильно?

А не, все же импеданс =)

[uve 2]

Вы сами должны определить сколько Вы готовы потерять мощности сигнала на этом конденсаторе. Этот вопрос ещё связан с характеристиками конденсатора на СВЧ. Очень большой номинал по этим соображениям не годится.