Jeszcze jedno pytanie odnośnie stosowania modułów radiowych (433MHz,
868MHz, 2.4Ghz, GSM, Bluetooth itp.).

Niekiedy taki moduł ma wyprowadzone złącze antenowe - wtedy po prostu
korzystamy z odpowiedniej przelotki (np. na SMA) i przykręcamy
zewnętrzną antenę. Mnie jednak interesuje kwestia modułów, w przypadku
których wyjście antenowe wyprowadzone jest na lutowany pad, a
odpowiednią ścieżkę do gniazdka trzeba poprowadzić samodzielnie.

Załóżmy, że mamy następującą sytuację:
1) Laminat o znanej grubości, wykonany ze znanego materiału. Płytka
jednostronna lub dwustronna - w tym drugim przypadku cała, lub prawie
cała powierzchnia miedzi po drugiej stronie płytki będzie wykorzystana
na masę. Miedź po wytrawieniu cynowana stopem Lichtenberga.
2) Gniazdko antenowe umieszczone tak blisko modułu, jak to tylko
możliwe. Pomiędzy nimi poprowadzona zostaje prosta ścieżka - tak krótka,
jak to tylko możliwe.

Teraz kilka pytań:
1) Jak duże znaczenie mają pojemności montażowe? Czy na przykład
powinienem wyciąć trochę miedzi w pobliżu ścieżki, aby dystans między
nią a znajdującym się obok polem masy był większy, niż ten wynikający z
przyjętego parametru "isolate" (zwykle 12 milsów)? Czy po drugiej
stronie płytki w tym miejscu może być "wylane" pole masy? Czy też
wspólnie ze ścieżką utworzy ono kondensator o pojemności na tyle dużej,
by działać dla sygnału w.cz. jak zwarcie?
2) W dokumentacji modułu SIM300D podano informację, że ścieżka antenowa
powinna mieć impedancję 50 omów. W jaki sposób prowadzić ścieżkę i pole
masy, żeby ten warunek był spełniony? Czy w przypadku niewielkiej
odległości pomiędzy modułem i anteną ma to w ogóle jakieś praktyczne
znaczenie? Czy też ewentualne straty będą porównywalne do tych
wprowadzanych przez przelotkę, stosowaną w modułach wyposażonych we
własne złącze antenowe?
3) Takie moduły mają zwykle jakiś wbudowany filtr dolnoprzepustowy, czy
trzeba go wybudować samemu? Pytam, bo zwykle widzę w różnych projektach
gniazdko podłączone bezpośrednio do wyjścia ANT, ale nie jest to żadną
regułą...
4) Czy w jakiś sposób sprawdza się SWR takich instalacji?

Pytam o to wszystko głównie dlatego, że widzę, iż moduły GSM w stylu
SIM900D są całkiem popularne w konstrukcjach amatorskich. Czy ich
autorzy w ogóle przejmują się wymienionymi wyżej kwestiami? Albo
inaczej: warto się nimi przejmować? W przypadku modułów RF (np. RFM12
albo RFM69) ludzie nieraz podpinają do pola lutowniczego ANT kawałek
drutu, pełniący funkcję anteny...

do góry

Częstotliwość 2,4 GHz to już nie w kij dmuchał i szkoda zepsuć sobie
projekt przez niewiele dające uproszczenia. Z drutem może działać a może
nie. Najlepiej zaprojektować linię o założonej impedancji falowej
pomiędzy wejściem modułu a gniazdem antenowym. Popularnym aktualnie i
mającym swoje zalety rozwiązaniem jest "coplanar waveguide". Prostym
rozwiązaniem jest linia mikropaskowa (microstrip). Jest od groma
kalkulatorów on-line czy prostych programów które podadzą wymiary
ścieżek w tych topologiach dla założonej impedancji i parametrów
podłoża. Nawet chyba w KiCAD-ie jest kalkulator. Zwróć uwagę na jedną
kwestię. Jak zastosujesz typowy, dość gruby FR4 to szerokość ścieżki
będzie znaczna. Do takich zabaw potrzeba cieniutkich laminatów albo
laminatów o wyższym Er.
Na gotowo takie cuda bada się wektorowym analizatorem obwodów (VNA).
Czasami w przypadku pomiarów układów wytworzonych bezpośrednio na
podłożu (bez złącz) trzeba nawet na tym samym podłożu stworzyć swój
własny kit kalibracyjny dla VNA pozwalający znaleźć odniesienie dla tych
konkretnych warunków. W takim jak twój wypadku pewnie się można bez tego
obejść jak zastosujesz zaprojektowaną linię o określonych w założeniach
parametrach. O laminacie jednostronnym zapomnij, w przypadku coplanar
waveguide zapomnij też o samodzielnym robieniu płytki - metalizowane
precyzyjne przelotki są fragmentem falowodu. Można próbować mikrostrip
robic samemu ale ważne tam też są przelotki o małej indukcyjności.
Powodzenia.

Paweł

do góry

W dniu 2015-08-11 o 16:55, Paweł Sujkowski pisze:

> rozwiązaniem jest linia mikropaskowa (microstrip). Jest od groma
> kalkulatorów on-line czy prostych programów które podadzą wymiary
> ścieżek w tych topologiach dla założonej impedancji i parametrów
> podłoża. Nawet chyba w KiCAD-ie jest kalkulator.

Hmm... Możesz polecić jakieś sprawdzone narzędzi i materiały do
poczytania? Najlepiej takiej, które skupiają się także na stronie
praktyczne, a nie tylko teorii. Jakich danych będę potrzebował? Da się
na ten przykład jakoś z grubsza określić parametry użytego laminatu?


> zapomnij też o samodzielnym robieniu płytki - metalizowane precyzyjne
> przelotki są fragmentem falowodu. Można próbować mikrostrip robic
> samemu ale ważne tam też są przelotki o małej indukcyjności.

Ta zasada odnosi się do 2,4 GHz, czy pisałeś bardziej ogólnie. Przy
jakiej częstotliwości samodzielnie zaprojektowana i wykonana płytka
(termotransfer i cynowanie Lichtenbergiem) jeszcze się sprawdzi? Moduł
na 433 MHz jeszcze się załapie, czy to już jednak za dużo?
W każdym razie będę pamiętał, żeby w przypadku modułów pracujących na
wyższych częstotliwościach (GSM, WiFi, Bluetooth) unikać samodzielnie
wykonanych płytek, tudzież stosować moduły ze zintegrowaną anteną lub
wyprowadzonym złączem antenowym.

do góry

W dniu 2015-08-11 o 16:55, Paweł Sujkowski pisze:

> precyzyjne przelotki są fragmentem falowodu. Można próbować mikrostrip
> robic samemu ale ważne tam też są przelotki o małej indukcyjności.

W poprzedniej wiadomości zapomniałem zapytać o taką przelotkę - zwykły
fragment drutu (włożony w otwór i przylutowany z obydwu stron) będzie
ok? A może jeden z popularnych nitów do metalizacji otworów?

do góry

użytkownik Atlantis napisał:
> Jeszcze jedno pytanie odnośnie stosowania modułów radiowych (433MHz,
> 868MHz, 2.4Ghz, GSM, Bluetooth itp.).
>


W notach aplikacyjnych jak nie od tego, to od innych
modułów masz cały layout.

Jak nie w notach modułów, to w notach anten smd.

do góry

> Hmm... Możesz polecić jakieś sprawdzone narzędzi i materiały do
> poczytania? Najlepiej takiej, które skupiają się także na stronie
> praktyczne, a nie tylko teorii. Jakich danych będę potrzebował? Da się
> na ten przykład jakoś z grubsza określić parametry użytego laminatu?

Proponuje na przykład kalkulator z programu QUCS czy wywodzącego się z
tego samego projektu QUCS Studio. Co do poczytania to ciężko mi wybrać,
jest tego masa i najlepiej szukać. Tyle że aby to krytycznie móc ocenić
potrzeba troszkę doświadczenia. Ja bym szukał po hasłach (podałem
angielskie terminy). Jakiś wstęp do tematu był w książce J.
Dobrowolskiego "Technika wielkich częstotliwości".
Parametry laminatu to można zmierzyć, ale przy takim pojedynczym
projekcie to nie ma sensu - lepiej postarać się o firmowy laminat od
konkretnego producenta i wtedy wszystkie parametry są w karcie
katalogowej. Jak nie, przyjąć że to standardowy FR-4 i tylko operować
jego geometrią a parametry przyjąć dla ogólnego przypadku - błąd jakiś
będzie ale każdy laminat i tak ma rozrzut w stosunku do katalogu.

> Ta zasada odnosi się do 2,4 GHz, czy pisałeś bardziej ogólnie. Przy
> jakiej częstotliwości samodzielnie zaprojektowana i wykonana płytka
> (termotransfer i cynowanie Lichtenbergiem) jeszcze się sprawdzi? Moduł
> na 433 MHz jeszcze się załapie, czy to już jednak za dużo?

A tam zasada. Cynowania bym unikał. Tu jednak naskórkowość daje znać, po
co produkować straty.

> W każdym razie będę pamiętał, żeby w przypadku modułów pracujących na
> wyższych częstotliwościach (GSM, WiFi, Bluetooth) unikać samodzielnie
> wykonanych płytek, tudzież stosować moduły ze zintegrowaną anteną lub
> wyprowadzonym złączem antenowym.
>

To nie tak że to jakieś kamienne księgi są. Jak nie masz zaplecza
pomiarowego, to warto eliminować możliwości błędów w jak największej
ilości miejsc. I temu służą fabryczne płytki. Dobry producent ma
zdefiniowane tolerancje i parametry i na tym tyle o ile można polegać. A
w domu rozrzut jest jednak znaczny. Co nie znaczy że się nie da zrobić.

> W poprzedniej wiadomości zapomniałem zapytać o taką przelotkę - zwykły
> fragment drutu (włożony w otwór i przylutowany z obydwu stron) będzie
> ok? A może jeden z popularnych nitów do metalizacji otworów?
>

Że też ci się chce bawić ręcznie. Zobacz ile przy CPW jest tych
przelotek i jakie mają wymiary. Podam trochę ekstremalny dla tej
dyskusji przykład, ale powinien uzmysłowić tobie o co chodzi i jak taka
linia wygląda w praktyce. Poszukaj noty aplikacyjnej firmy Southwest
Microwave "Optimizing Test Boards for 50 GHz End Launch Connectors".

A poza wszystkim sugestia aby oprzeć się na nocie aplikacyjnej
producenta konkretnego lub analogicznego modułu jest bardzo trafna.
Pozdrawiam.

Paweł

do góry

W dniu 2015-08-11 o 20:16, Paweł Sujkowski pisze:
>> Hmm... Możesz polecić jakieś sprawdzone narzędzi i materiały do
>> poczytania? Najlepiej takiej, które skupiają się także na stronie
>> praktyczne, a nie tylko teorii. Jakich danych będę potrzebował? Da się
>> na ten przykład jakoś z grubsza określić parametry użytego laminatu?
>
> Proponuje na przykład kalkulator z programu QUCS czy wywodzącego się z
> tego samego projektu QUCS Studio.

Wygląda na to, że kalkulator linii w Kicadzie jest ten sam co w QUCS :)


--
pozdrawiam
MD

do góry

W dniu 2015-08-11 o 20:16, Paweł Sujkowski pisze:

> A tam zasada. Cynowania bym unikał. Tu jednak naskórkowość daje znać, po
> co produkować straty.

No dobrze, ale śniedź na ścieżce pewnie też nie pozostanie bez wpływu na
parametry. Cynowanie to zawsze jakieś zabezpieczenie.


> Że też ci się chce bawić ręcznie. Zobacz ile przy CPW jest tych
> przelotek i jakie mają wymiary. Podam trochę ekstremalny dla tej
> dyskusji przykład, ale powinien uzmysłowić tobie o co chodzi i jak taka
> linia wygląda w praktyce. Poszukaj noty aplikacyjnej firmy Southwest
> Microwave "Optimizing Test Boards for 50 GHz End Launch Connectors".

Po zapoznaniu się z rzuconymi tutaj hasłami skłaniam się raczej w
kierunku rozwiązania Mircrostrip. Rozumiem, że polega to na tym, że:
1) Robię ścieżkę o określonej szerokości, zależnej od materiału z
którego wykonany jest laminat, jego grubości, a także grubości warstwy
miedzi.
2) Po drugiej stronie płytki umieszczam duże pole masy.
3) W pobliżu ścieżki sygnałowej nie prowadzę pola masy.

Jak daleko od tej ścieżki powinna się znajdować masa po tej stronie
płytki? W jaki sposób podprowadzić masę do wyprowadzeń GND modułu? Co
zrobić z pinami GND gniazdka antenowego? Przylutować je tylko do dużego
pola masy, czy też powinna być ona w jakiś sposób doprowadzona po
stronie ścieżki?

do góry

W dniu 2015-08-12 o 15:49, Atlantis pisze:
> W dniu 2015-08-11 o 20:16, Paweł Sujkowski pisze:
>
>> A tam zasada. Cynowania bym unikał. Tu jednak naskórkowość daje znać, po
>> co produkować straty.
>
> No dobrze, ale śniedź na ścieżce pewnie też nie pozostanie bez wpływu na
> parametry. Cynowanie to zawsze jakieś zabezpieczenie.

Można zamówić płytki złocone. Można psiknąć cienką warstwą Plasticku.
>
>
>> Że też ci się chce bawić ręcznie. Zobacz ile przy CPW jest tych
>> przelotek i jakie mają wymiary. Podam trochę ekstremalny dla tej
>> dyskusji przykład, ale powinien uzmysłowić tobie o co chodzi i jak taka
>> linia wygląda w praktyce. Poszukaj noty aplikacyjnej firmy Southwest
>> Microwave "Optimizing Test Boards for 50 GHz End Launch Connectors".
>
> Po zapoznaniu się z rzuconymi tutaj hasłami skłaniam się raczej w
> kierunku rozwiązania Mircrostrip. Rozumiem, że polega to na tym, że:
> 1) Robię ścieżkę o określonej szerokości, zależnej od materiału z
> którego wykonany jest laminat, jego grubości, a także grubości warstwy
> miedzi.
> 2) Po drugiej stronie płytki umieszczam duże pole masy.
> 3) W pobliżu ścieżki sygnałowej nie prowadzę pola masy.
>
> Jak daleko od tej ścieżki powinna się znajdować masa po tej stronie
> płytki?

Ja z reguły daję nie bliżej niż 3 szerokości linii. Możesz sobie w QUCS
albo w Kicad wybrać linię koplanarną ekranowaną, dać dużą odległość S
(między linią a boczą masą) i ustawić szerokość tej linii na taką aby
dawała 50 Ohm. Będzie to odpowiadać zwykłej linii mikropaskowej.
Następnie zmniejszać s i patrzeć jak przy niezmiennej szerokości zmienia
się impedancja linii. Masa w pobliżu nie jest taka zła jak inny obwód w
pobliżu. Zwłaszcza gdy masz kilka różnych sygnałów i zależy ci na ich
czystości.

> W jaki sposób podprowadzić masę do wyprowadzeń GND modułu?

Ja z reguły daję na górze jakieś pole w kształcie np trójkąta którego
wierzchołek dochodzi do pinu. Obszar ten kilkoma przelotkami łączę z
masą na dolnej warstwie


> Co
> zrobić z pinami GND gniazdka antenowego? Przylutować je tylko do dużego
> pola masy,

Lepiej pole masy połączone z dolną warstwą.

> czy też powinna być ona w jakiś sposób doprowadzona po
> stronie ścieżki?

Jeśli masz jakieś wolne duże pola to możesz je wypełnić masą gęsto
łączoną z dolną warstwą. Jednak nie może to być ścieżka masy pozbawiona
przelotek bo będzie działać jak falowód. Nawet jak dasz grubą ścieżkę to
będzie też odcinkiem linii, tylko o mniejszej impedancji falowej.


--
pozdrawiam
MD

do góry

Mam jeszcze jedno pytanie, związane z tym tematem.
Załóżmy, że nie będę stosował żadnych dużych gniazd w rodzaju SMA
wlutowane w płytkę drukowaną. Zamiast tego użyję jakiegoś małego
gniazdka w rodzaju Murata MM9329-2700 (takie, jak w modułach GSM SIM300Z
u niektórych wersjach ESP8266). Gniazdko byłoby przylutowane możliwie
najbliżej wyjścia antenowego RFM69. Dalej sygnał szedłby już porządnym
kablem 50 omów, do gniazda antenowego przykręconego do obudowy.

Czy w takim wypadku wpływ samej ścieżki będzie już na tyle pomijalny,
żeby niczego nie trzeba było obliczać? W końcu taka ścieżka i tak
najpewniej stanie się w całości częścią pola lutowniczego...

do góry