Grundplatte für eine GSM-Federantenne mit 4-Lagen-Leiterplatte

Wir möchten ein 2G-GSM-basiertes Gerät mit einer Schraubenfederantenne wie dieser bauen.GSM Federantenne

Das Work-in-Progress-Layout sieht wie folgt aus:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wir verwenden eine 4-Lagen-Leiterplatte mit oberer Schicht für Signal, innerer 1-Schicht für GND, innerer 2-Schicht für Stromversorgung und unterer Schicht für Signal. Die Antenne würde auf der unteren Schicht montiert werden.

Fragen, die ich habe, sind

  1. Ist es besser, einen Microstrip oder einen koplanaren Wellenleiter oder einen koplanaren Wellenleiter mit Grundplatte zu verwenden, um die Antenne mit einer 50-Ohm-Leitung vom GSM-Modul zu verbinden?
  2. Wie sollte der Kupferguss in den verschiedenen Schichten um die Antenne herum für ein nahezu omnidirektionales Antennenmuster aussehen? Soll ich die gesamte Leiterplatte mit Kupferguss bedecken oder nur in der Nähe der Leitung, die die Antenne verbindet? Wenn später, bis zu wie viel Abstand von der Linie, die die Antenne verbindet?
  3. Welchen Rechner würden Sie für Q1 empfehlen, um die Linienbreite zu ermitteln?
  4. In diesen Rechnern wäre die Höhe von der GND-Ebene der Abstand zwischen der obersten Schicht und der ersten inneren Schicht mit der GND-Ebene gemäß dem Stapel, richtig?

Danke!

Antworten (2)

  1. Microstrip ist wahrscheinlich am einfachsten, dh eine durchgehende Masseebene auf einer Schicht und der HF-Signal-tragende Streifen auf einer anderen Schicht. Keine anderen Leiter über der Signalleitung oder zwischen der Signalleitung und der Erdungsebene.

  2. Diese "Feder"-Antenne funktioniert auf eine Weise, die für Antennenneulinge unerwartet sein könnte. Ich betrachte es als einen gebogenen, oben geladenen Monopol. Die stärkste Strahlung tritt aus dem geraden, aufrechten Abschnitt auf, der den höchsten HF-Strom hat. Der lange spiralförmig gewickelte Abschnitt dient hauptsächlich dazu, die Antenne resonant zu machen. Da es sich um einen Monopol handelt, ist eine Masseebene für seine Leistung unerlässlich, und idealerweise sollte sich die Masseebene mindestens 1/4 Wellenlänge in alle Richtungen vom Speisepunkt erstrecken. Aber GSM arbeitet sowohl in den Bereichen 850-900 MHz als auch 1800-1900 MHz. Sie müssten in alle Richtungen etwa 8 cm Grundfläche haben, um diesen niedrigeren Frequenzbereich zu befriedigen. Trotzdem macht es die gebogene Natur dieser Antenne unmöglich, eine perfekte Rundstrahlcharakteristik oder auch eine reine vertikale Polarisation zu erhalten.

  3. Es gibt viele Rechner im Netz. Diese hier fand ich in Ordnung.

  4. Ja, Sie haben die richtige Idee für Mikrostreifen "Höhe". Sie müssen auch die Dielektrizitätskonstante Ihres PCB-Materials eingeben.

Danke! Dies führt zu vielen Klärungen und weiteren Fragen:
1. Ist die untere Montage der Antenne in Ordnung? 2. Wie viel Länge des Antennenschafts muss ich beim Löten in die Platine einführen? 3. Spielt der Bohr- und Ringdurchmesser eine Rolle bei der Federantennenbefestigung? 4. Wie würde sich dies auf das Strahlungsmuster auswirken, da wir keine 8 cm GND-Ebene in alle Richtungen haben? Ich habe auch andere Produkte gesehen, bei denen das nicht der Fall war.
1. Wenn alle anderen Dinge gleich sind, ist die Montage von oben möglicherweise besser, aber solange das Gehäuse keinen Metallboden hat, sollten Sie in Ordnung sein. 2. Lassen Sie das Ende nur weit genug herausragen, um eine typische Lotkehle zu tragen, 1 - 2 mm sind in Ordnung. 3. Nicht wirklich, befolgen Sie einfach die gute PCB-Praxis für den Abstand zwischen Bohrergröße und Drahtdurchmesser (6 mil oder 0,15 mm) und der Mindestgröße des ringförmigen Rings. 4. Das Muster wird wahrscheinlich in Richtungen ohne Grundebene schwächer sein, aber Sie würden eine Testkammer benötigen, um das Muster wirklich zu charakterisieren.

Fügen Sie der Antwort von Mark Leavitt ein paar Punkte hinzu (nicht genug Repräsentant, um einen Kommentar abzugeben).

Ich gehe davon aus, dass die sichtbare Ebene die untere Signalebene ist.

  1. Microstrip ist am einfachsten, aber da sich zwischen dieser Signalschicht und der Erdungsschicht eine Leistungsschicht befindet, handelt es sich nicht mehr ausschließlich um eine Microstrip-Leitung. Bei Verwendung von Microstrip würde ich empfehlen, die oberste Signalschicht für die Leitung zu verwenden und die Verbindung zur Antenne mit einem Durchgangsloch herzustellen. Sie müssen die Via-Länge bei der Impedanzanpassung berücksichtigen. Wenn Sie die untere Signalschicht verwenden, würde ich eine CPWG empfehlen.
  2. Monopole haben kein omnidirektionales Muster – siehe Bild und Anmerkungen hier . Angenommen, Sie möchten so etwas, ja, Sie benötigen eine große Grundebene. Für diese Leiterplatte würde ich eine Verzerrung erwarten.
  3. LineCalc von Agilent/Keysight ist der Goldstandard. TX-Line ist auch ziemlich gut.
  4. Ja, die Schichtdicke entspricht der nächsten vollen Masseebene.

Einige gute Punkte, die hier berücksichtigt werden sollten .

Danke Teji! Das GSM-Modul befindet sich oben, sodass die GND-Ebene die nächste Schicht für den Mikrostreifen ist.
Grundplatte für eine GSM-Federantenne mit 4-Lagen-Leiterplatte
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v