HF-Antennenanpassungsschaltung und PCB-Design für 868-MHz-SigFox-Gerät

Ich entwerfe ein Sigfox-Sensorgerät basierend auf WISOL/SFM10R1, einem von SigFox verifizierten Modul von WiSOL und Atmega328.

Ich muss die Parameter für die 868-MHz-HF-Antennenanpassungsschaltung und die PCB-Leiterbahnbreite verstehen, die für das Design benötigt werden. Es folgen einige Design-Layouts und Skizzen.

Ich schließe eine externe 50-Ω-Antenne an den uFL-Anschluss an Bord an. Derzeit beträgt die Leiterbahnbreite vom WiSOL-Modul zum uFL-Anschluss 0,6096 mm

HF-PCB-Layout

Schema:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Komponentenwert hier ist nicht korrekt und das möchte ich wissen, wie er berechnet wird. Ich bin kein HF-Experte, für mich ein schwieriges Thema.

Ich habe unter https://www.eeweb.com/tools/microstrip-impedance einen Online-Rechner gefunden, den ich als einfache Anleitung zur Berechnung der Leiterbahnbreite verwenden wollte. Aber gemäß meinen aktuellen Parametern bekomme ich eine Spurbreite von ca. 3 mm, was nicht praktisch aussieht.

Parameter:

  • Leiterbahndicke: 17umm (ich hoffe, das bedeutet Kupferdicke)
  • Substrathöhe: 1,6 mm (Dies ist wahrscheinlich die Leiterplattendicke.)
  • Spurbreite: ?
  • Substratdielektrikum: 4 (Ich verwende eine FR4-Leiterplatte, also denke ich, dass dies in Ordnung ist)

Frequenz: 868 MHz

Ich habe hier ein paar Fragen:

  1. Für welchen Rechner soll ich mich entscheiden - Mikrostreifen, symmetrische Streifenleitung oder eingebetteter Streifen unter dem oben genannten Link, da ich eine doppelseitige Leiterplatte und eine Antennenspur auf der obersten Schicht habe!
  2. Wie wird der Wert der Komponente berechnet, um die Antenne von 50 Ω anzupassen?
  3. Spielt die Länge der Spur auch eine Rolle?
  4. Warum erhalte ich eine Leiterbahnbreite von 3 mm? Wo gehe ich falsch?
  5. Was ist die Bedeutung dieser mehreren Durchkontaktierungen, die in den meisten Designs um die Antenne herum hinzugefügt werden?
  6. Jeder andere Vorschlag zur Verbesserung dieses Antennenschaltungsdesigns, der aus Sicht der Zertifizierung berücksichtigt werden sollte.
Also Kleinigkeiten: 1. Einheiten! Es ist "MHz", nicht "Mhz", bitte.
2. Dies sind sechs Fragen auf einmal, vielleicht beginnen Sie mit einer Frage, die Sie gut recherchiert haben – wenn wir uns zum Beispiel auf die erste konzentrieren, zeigt das, dass Sie nicht ein bisschen recherchiert haben, was „symmetrische Streifenleitung“ eigentlich ist, sonst hättest du das schon ausgeschlossen. Gleiches gilt für eingebettete Streifenleitungen: Wenn Sie eine vielschichtige Platine haben, entscheiden Sie sich dafür. Aber Sie würden wahrscheinlich wissen, ob Ihr Board mehr als 4 Schichten hat. Minuten mit Google, weniger Zeitaufwand als hier zu fragen!
Re: 4. Du machst wahrscheinlich nichts falsch. Auf dickem FR4 klingt eine Leiterbahnbreite von mehreren Millimetern für Mikrowellen realistisch, wenn Sie Mikrostreifen verwenden.
Frage 2. ist zu breit, außerdem mehrere Anwendungshinweise und eine große Fülle von Dingen, die Sie online finden können.
Frage 4.: Das steht wahrscheinlich sogar im Datenblatt der Antenne, oder suchen Sie auf dieser Seite nach "vias ground plane antenna".
In dieser Form gestellt, ist Ihre Frage also zu weit gefasst ; Bitte konzentrieren Sie sich auf eine Ihrer sechs Fragen und schreiben Sie auf, was Sie bisher recherchiert haben. Danke schön!
Sie müssen eine Masseebene auf der Rückseite haben. Das 1/16"-Dielektrikum verursacht die sehr dünne Leiterbahnbreite. C9 und C8 sind nicht "geerdet", es sei denn, Sie fügen VIAS auf beiden Seiten hinzu, diese Durchkontaktierungen reichen nach UNTEN bis zur darunter liegenden Masseebene. Sie können sich vorstellen, dass C8/C4/ C9 als Kandidat, um ein CLC-PI-Resonator zu werden, dh C4 wird zu einem kleinen Induktor.
Lieber @Marcus Muller, danke für deine großzügigen Kommentare und das Aufdecken des ersten Fehlers! Ich verstehe, dass es zu viele Fragen gibt, aber ich habe alles angezogen, was ich wissen wollte. Anstatt alles einzeln zu fragen, ist es besser, alles in einem zu komponieren. Ich glaube nicht, dass meine Frage weit gefasst ist. Alle Fragen hängen zusammen.
1) Wie ich bereits erwähnt habe und Sie vielleicht übersehen haben, bin ich nicht so gut im HF-Design. Aber ich möchte lernen. Ich forsche. Fragen zu stellen finde ich nicht schlimm. Einige Zeit, anstatt viele Dinge zu lesen, ist immer besser, wenn uns jemand einen kleinen Hinweis gibt, um über die Tatsache aufzuklären. Zum Beispiel hat ein kleiner positiver Kommentar von @analogsystemsrf über Groundplane und VIAS meinen Denkprozess geklärt und gestartet. Irgendwann wissen Sie es, möchten aber immer noch eine Bestätigung von Experten erhalten, und deshalb kommen wir hierher. ist es nicht.? Ich hoffe, die Antwort ist Microstrip für meinen Fall.

Antworten (2)

Ihr Pi-Matching-Netzwerk wird so aussehen (oder ähnliche Werte, die eine High-Q???-Resonanz bei 868 MHz liefern)

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Danke @analogsystemsrf für deine Antwort. Können Sie bitte erklären, wie die Werte berechnet werden?
@ Rajendra Wenn Ihnen eine Antwort gefällt, ist es höflich, zu stimmen (oder sogar zu "akzeptieren"; aber warten Sie einen weiteren Tag mit dem Akzeptieren). Bedenken Sie, dass 1 pFarad bei 1 GHz eine Reaktanz von -j160 Ohm hat. Da ich deine Antennenimpedanz nicht kenne, habe ich einfach 1PF verwendet. Ähnlich ist 1 NanoHenry bei 1 GHz +j6,3 Ohm, 10nH ist +j63 Ohm. Offensichtlich sind diese bei 1 GHz nicht resonant; Wie wäre es mit 868? Nein, aber Sie müssen die Werte anpassen. Und "Durchkontaktierungen" in Reihe mit den beiden Kondensatoren? Und die Induktivität dieses schmalen Erdungsstreifens zwischen den beiden Kondensator-Erdungsknoten? Sogar die thermische Entlastung der Leiterplatte beeinflusst die Resonanz des PI-Netzwerks.
Vielen Dank @analogsystemsrf für die Antwort, aber ich habe bereits versucht, Ihre Antwort positiv zu bewerten, aber ich habe nicht viel Ruf, das zu tun. Ich werde versuchen, Ihren Kommentar zu verstehen und bei Bedarf darauf zurückkommen.

Ich poste die Antwort wie vom technischen Team von WiSOL vorgeschlagen. Ich werde nach der Herstellung und den HF-Tests darauf aktualisieren. Komponentenwerte sind wie folgt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

L1 = 47nf für ESD, ändert nicht die HF-Bearbeitung

C4 = 100pf bietet eine Impedanz von 0 Ohm.

C9=DNI

@Marcus Müller Imp-Teil war eine PCB-Spur, die Coplanar Wave und nicht Microstrip sein muss .

Die endgültige Berechnung lautete also:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dieses Tool kann vom Saturn PCB Design Kit heruntergeladen werden

Erddurchkontaktierungen werden entlang der Seite der Leiterbahnlinie benötigt.

Zumindest für den Moment ist dies eine angemessene Antwort für mich. Ich danke euch allen für eure Unterstützung.

HF-Antennenanpassungsschaltung und PCB-Design für 868-MHz-SigFox-Gerät
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