Ist diese Anordnung gut? (HF - 2,45 GHz)

Ich habe HACK fertiggestellt , mein erstes HF-Layout (2,45 GHz) . Der sensible Teil ist die Verbindung zwischen dem IC ( Atmel SAM R21G18A ), dem Balun ( Johanson 2450BM15A0015 ) und der PCB-Antenne ( kopiert aus einer TI-App-Notiz , danke Texas Instruments!).

Ich habe das vorgeschlagene Schema für den SAM R21 XPlained pro in Bezug auf die Verbindung vom Chip zum Balun und vom Balun zur Antenne befolgt. Der schematische Teil ist hier:

PCB-Antennenschema

Vor dem Layout habe ich einen kantengekoppelten Mikrostreifen-Differenzimpedanzrechner verwendet , um eine Breite der beiden Leiterbahnen von IC zu Balun zu ermitteln, die nahe 100 Ohm lag, während ich einen Rechner für koplanare Wellenleiter verwendete , um eine Breite der Leiterbahn von Balun zu PCB zu ermitteln Antenne, die in der Nähe von 50 Ohm war. Meine Werte sind:

  • Er:4,5 (FR4-Leiterplatte)
  • Leiterplattenbreite: 1 mm
  • Kupfer (Spur) Dicke: 1 oz/ft^2
  • Spurabstand oder Grundebenenabstand: 7 mil

Und ich habe 24 mil für die 100-Ohm-Differenzspuren vom IC zum Balun und 55 mil für die 50-Ohm-Spur vom Balun zur Antenne. Das Layout ist hier: IC-Balun-AntennenanschlüsseIch habe auch Durchkontaktierungen zur Masse in der Nähe der 50-Ohm-Spur bei 1/20 der Wellenlänge platziert, dann habe ich auch die Masseebenen genäht.

Bevor ich dies für den ersten Lauf von Prototypen versende (niedriges Budget, also je weniger Revisionen, desto besser), können Sie mir bitte sagen, ob meine Berechnungen korrekt sind (habe ich die richtigen Formeln verwendet?) und ob dieses Layout dies tun würde gut abschneiden?

Danke Leute.

Tschüss, Mick

Überprüfen Sie Ihre Kupferdicke, 1 mm ist viel zu dick für 2,4 GHz, 50 Ohm auf FR4. Außerdem erfordert eine solche Antenne eine ununterbrochene Masseebene mit einer Viertelwellenlänge. Ihre wird von Spuren unterbrochen.
@LiorBilia danke, dass du mich darauf aufmerksam gemacht hast, dass die Formatierung meiner Parameter falsch war; Ich habe eine Liste mit den Parametern erstellt und Sie können sehen, dass die Kupferdicke standardmäßig 1 oz / ft ^ 2 (fast 35 um / 1,38 mil) beträgt. Wäre die vollständige untere Grundebene mit der darauf genähten oberen Ebene nicht in Ordnung?
Sie wollen das Flugzeug auf der gleichen Schicht der Antenne. Ihre Spur ist zu breit für 2,4 GHz auf FR4. Es sollte ungefähr die gleiche Breite haben wie die Spur der Antenne, IIRC, genauso wie die 100-Ohm-Spuren.

Antworten (1)

Haben Sie Folgendes gelesen: Atmel AT02865 RF-Layout mit Microstrip ? Es befasst sich genau mit dem, was Sie tun, dem gleichen Chip und dem gleichen Balun.

Einer der Schlüsselparameter ist die Dicke des FR4-Dielektrikums zwischen der HF-Masseebene und den Mikrostreifen. Sie haben Ihre als 0,18 mm (7 mil) aufgeführt. In der Atmel-App-Note wird ein Beispiel mit einer Dicke des FR4-Dielektrikums von 0,25 mm (10 mils) verwendet. Das Beispiel ist also etwas anders, aber nah genug, dass Sie alle Überlegungen anwenden können, während Sie die kleinen Dimensionsunterschiede entsprechend anpassen.

Da die Spuren auf einer Masseebene sitzen, können Sie das koplanare Wellenleitermodell nicht für die Übertragungsleitungen verwenden. Unter Verwendung des Mikrostreifenmodells und einer dielektrischen Dicke von 0,18 mm erhalte ich ungefähr 0,3 mm für eine 50-Ohm-Leitung.

Außerdem möchten Sie die Mikrostreifenleitungen von anderen Elementen Ihres Designs isolieren. Zum Beispiel ein Zitat direkt aus der Atmel App Notiz Seite 10 -

Bei Microstrip-Designs sollte das auf die Schicht 1 aufgegossene Kupfer von der Übertragungsleitung ferngehalten werden. Die darunter liegende Schicht-2-Masseebene muss die dominante Massereferenz sein, um Variablen zu minimieren. Ein Halteabstand von 4x der Dicke des Dielektrikums reduziert die parasitären Effekte des Kupfergusses auf weniger als 1 %. Mit anderen Worten, die Lücke zwischen der Mikrostreifen-Übertragungsleitung und dem Kupferguss auf Schicht 1 sollte 40 Milli-Inch oder mehr betragen.

Wenn Sie sich die symmetrische 100-Ohm-Verbindung zwischen dem SAMR21-IC und dem Balun ansehen, sieht sie eher wie eine "T"-förmige Dipolantenne als wie eine Übertragungsleitung aus. Ich glaube nicht, dass man das irgendwie besser machen kann, also mach die Verbindung einfach so kurz wie möglich. Auch für die gleiche Betrachtung des vorhergehenden Zitats würde ich wahrscheinlich diesen asymmetrischen Grundguss wegnehmen.

Außerdem würde ich die Antenne nach links verschieben, damit der Schwanz der Antenne rechts näher an der Grundebene liegt.

Vielen Dank für den Hinweis, obwohl ich eine 2-Lagen-Leiterplatte anstelle einer 4-Lagen-Leiterplatte entwerfe und die von Ihnen gesendete App-Notiz eindeutig besagt, dass Coplanar Waveguide auf einer 2-Lagen-Leiterplatte verwendet werden sollte, zitieren Sie hier (S. 4 ): "Einige Designs erfordern 2-lagige Stapel, um die Kosten zu senken; diese Fälle sind besser für Coplainer Waveguide (CPW)-Übertragungsleitungen geeignet. " Wie auch immer, ich überprüfe mein Design noch einmal und mache einige Berechnungen. Werde euch auf dem Laufenden halten
Die PCB-Antenne benötigt eine solide Grundplatte als Spiegel. Unter einer koplanaren Wellenleiter-Übertragungsleitung kann keine Masseebene sitzen. Die beiden sind also etwas unvereinbar. Mit Ihrem bestehenden Layout haben Sie die kombinierte Geometrie von koplanerem Wellenleiter und Mikrostreifen. Jemand, der sich damit auskennt, weiß vielleicht, wie man Ihr Layout quantitativ handhabt, leider weiß ich das nicht, und ich bin mir nicht sicher, ob es dafür einen vorgefertigten Taschenrechner geben würde.
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