Kann eine 2,4-GHz-Antenne durch eine ausreichend kleine Gehäuseöffnung strahlen?

Ich entwerfe ein Gerät mit zwei gestapelten parallelen Leiterplatten, von denen die obere als Frontplatte (mit Touchpads) dient, während die untere Leiterplatte alle Komponenten enthält. Ich muss der unteren Platine ein Bluetooth LE-Modul hinzufügen, und da die obere Platine größtenteils mit Kupfer bedeckt ist und das Gehäuse wahrscheinlich aus Metall besteht, muss ich einen Weg finden, wie Bluetooth strahlen kann.

Ich sehe hier zwei Möglichkeiten:
1. Wählen Sie ein Bluetooth-Modul mit U.FL-Anschluss . Montieren Sie es zusammen mit allen Komponenten auf der Unterseite der unteren Platine. Montieren Sie einen weiteren U.FL-Anschluss an der Unterseite der Frontplatte. Von dort aus konnte ich eine PCB-Antenne auf die Frontplatte ziehen, entweder auf die Oberseite (und ein Via zu U.FL) oder auf die Unterseite.
2. Wählen Sie ein Bluetooth-Modul mit Chip/PCB-Antenne und montieren Sie es auf der Oberseite der unteren PCB. Machen Sie eine Öffnung in den Kupferschichten der Frontplatte, die groß genug ist, damit Bluetooth funktioniert.

1. Ansatz - U.FL-Kabel 2. Ansatz - Öffnung in Kupfer

Der zweite Ansatz wird viel billiger sein als der erste (U.FL-Stecker und -Kabel belaufen sich bei Mouser auf 7,50 US-Dollar), aber ich mache mir Sorgen, dass mein Bluetooth-Strahlungsmuster dadurch zu gerichtet wird, und ich kann mir nicht vorstellen, was die angemessene Größe ist der Öffnung in der Kupferschicht? Ich kann es mir nicht leisten, viel Frontplattenfläche für diese Funktion aufzuwenden. OTOH, wenn der erforderliche Öffnungsbereich ungefähr dem für eine PCB-Antenne + Sperrbereich (Ansatz 1) erforderlichen Bereich entspricht, kann ich dies tun.

Antworten (2)

Ich beschäftige mich jetzt seit ungefähr 10-12 Jahren mit HF, und meine beste Empfehlung ist, für das zusätzliche Geld zu springen und die Antenne zu verwenden, die auf der oberen Leiterplatte montiert ist. Wenn Sie das Strahlungselement unter eine weitere Schicht aus Kupfer, Silikon und anderen Materialien legen, wird das Signal um (sehr genaue Antwort hier) stark gedämpft. Wenn Sie jedoch vorhaben, die Bluetooth-Schnittstelle in unmittelbarer Nähe (weniger als einen Meter) zu verwenden, spielt dies möglicherweise keine große Rolle. Sie könnten jederzeit einen Prototyp von jedem bauen und einen Spektrumanalysator verwenden, um die Leistung zu messen, bevor Sie Ihr Design in Produktion bringen. Wenn das Ganze in Metall gekapselt wird, wird die auf der oberen Leiterplatte montierte BT-Antenne wahrscheinlich ebenfalls stark gedämpft. Möglicherweise möchten Sie für das Gehäuse ein Material mit besserer HF-Transparenz in Betracht ziehen. Plastik vielleicht?

Danke für die Antwort. Das Gerät selbst ist ein Modul, das vom Kunden zusammen mit anderen Modulen in das Gehäuse gesteckt wird, daher kann ich das Gehäusematerial nicht kontrollieren (es wäre entweder Holz, Metall, Kunststoff, sogar Pappe!). Ich weiß nur, dass es andere Module geben wird, die koplanar zu diesem sind.
Bedenken Sie auch, dass die Wellenlänge eines Signals bei 2,4 GHz etwa 12,5 mm beträgt. Wenn Sie also den Weg gehen möchten, eine Öffnung zu haben und die Chipantenne zu verwenden, sind 12,5 mm wahrscheinlich die kleinste, die ich empfehlen würde.
das klingt tatsächlich vielversprechend! Es ist sicherlich akzeptabel für mich, es sogar auf 12,5 x 25 mm zu machen, und ja, das wird in einer Entfernung von etwa 1 bis 1,5 m verwendet, also kann ich es versuchen.
Um in zahlreiche Richtungen zu strahlen, braucht man zahlreiche Schlitze. Mit genügend Schlitzen (5 oder 10) erhalten Sie genügend überlappende Muster, die die Nullen tendenziell ausfüllen, aber Multipathing und präzise Positionierung werden stören. Sie benötigen Schlitze in X- und Y-Richtung. Apropos Nicht-Antennen-Typ.
+1 für die Antwort von analogsystemsrf. Durch die Verwendung der einzelnen Öffnung oben wird Ihr Design, wie Sie bereits erwähnt haben, sehr richtungsweisend.
Ich sagte mm? Nö. cm! Ich meinte Zentimeter! lolz
OK Leute, hört sich so an, als müsste ich einfach die Idee vergessen, diese 7,50 $ für eine einzelne Einheit zu sparen. Es wird insgesamt mehr kosten, zu versuchen, richtige Öffnungen zu machen, weil diese Prototyp-Boards ziemlich teuer sind, und auch Zeit, sie zu machen. Und ich habe null Erfahrung in RF. Danke schön!

Ich würde erwägen, das A20737A BT-Modul auf der Unterseite Ihrer oberen Leiterplatte zu montieren. Befolgen Sie die Anweisungen des Datenblatts für den kupferfreien Bereich auf allen Schichten der oberen Leiterplatte. Testen Sie dann das Antennendiagramm für Ihre Anwendung.

Sie müssen die Datenleitungen des A20737A mit der Logik auf der unteren Platine verbinden, aber dies ist ein viel kostengünstigerer Steckverbinder als ein 7,50-USL-Steckverbinder plus Antenne, und Sie haben bereits Schaltkontakte, die ohnehin eine Board-to-Board-Verbindung erfordern.

Das ideale Design wäre eine Einzelplatinenkonstruktion mit allen Komponenten auf der Rückseite der Schalttafel.

Ich habe diese Option in Betracht gezogen, und was mich gestört hat, ist, dass dies die erste "aktive" Komponente auf der oberen Leiterplatte einführen wird. Im Moment hat die obere Platine nur Berührungssensor-Kupferpads und einen SMT-Anschluss, ist also völlig passiv. Dadurch kann es mit lockereren Anforderungen an den Lötprozess / Temperaturverlauf bestückt werden. Dies ist jedoch nicht wirklich ein Vorteil, daher kann ich dort auch einige aktive Komponenten unterbringen.
Leider kann ich mit nur einer Leiterplatte kein "ideales Design" erstellen, da ich einige Durchgangslochkomponenten habe, die auf der Frontplatten-Leiterplatte nicht akzeptabel sind.
Abhängig von der Komponente können einige Durchgangslochvorrichtungen so umgestaltet werden, dass sie für die Gull-Wing-Montage geeignet sind. Aber ich verstehe Ihre Herausforderungen. Alles Gute für das Projekt.
Kann eine 2,4-GHz-Antenne durch eine ausreichend kleine Gehäuseöffnung strahlen?
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