ЧИП-АНТЕННЫ SMD

     интересные РАДИОСХЕМЫ самодельные


» ПОИСК СХЕМ


» РАДИОБЛОГИ
Мощный самодельный радиовещательный передатчик 88-108 МГц
Электронные компоненты и детали, доставка по России в сентябре всего 99р.
Усилитель мощности на 5000 Вт с питанием от 220 В
Источник тока на ОУ и транзисторе
Миниатюрный щуп-вольтметр
Программатор ARM Cortex USB и Flash Magic
Светодиодный свет для растений
УФ светодиоды диапазона UV-C для дезинфекции

ЧИП-АНТЕННЫ SMD


Увеличение количества узлов IoT (Интернет Вещей) в ближайшие годы оценивается в миллиарды единиц - все больше устройств будет оснащено возможностью беспроводного обмена данными, от носимой электроники - до датчиков потребления, мультимедиа, мониторинга инфраструктуры, состояния здоровья и автоматизации зданий, оборудование для промышленных предприятий и складов. Такой огромный прогнозируемый спрос и специфика узлов IoT оказывают большое давление на разработчиков, которые должны проектировать их как недорогие, портативные и компактные устройства.

Выбор антенны имеет большое влияние на выполнение этих требований. Внешние, громоздкие, подверженные повреждениям и более дорогие, недопустимы в микродевайсах в принципе. А чип-антенны SMD - вполне достойная альтернатива.

Антенны обычно представляют собой специфические компоненты электронных устройств. Это связано с тем, что на их работу влияют многие факторы, в первую очередь другие объекты, которые находятся поблизости и поглощают или отражают электромагнитное излучение, испускаемое ими или достигающее их. Особенно корпус, который до некоторой степени поглощает излучение, что затрудняет проектирование беспроводных носимых устройств.

В результате случается, что хотя антенны в тестовой среде соответствуют проектным предположениям, те, которые интегрированы в устройство, не работают должным образом. Дополнительным фактором также может быть рассогласование между антенной и линией ВЧ-передачи, то есть ситуация, в которой характеристическое сопротивление линии отличается от волнового сопротивления антенны. В этом случае антенна будет излучать только часть передаваемого сигнала. Все это необходимо учитывать при составлении конструкции устройства.

Чип-антенны на печатных платах

На этапе проектирования печатной платы, частью которой должна быть антенна, поиск подходящего места для этого компонента является ключевым решением. Даже в случае выбора дорогой антенны с высокими параметрами, установив ее в неправильном месте на печатной плате, плата может негативно повлиять на ее работу, сделав невозможным достижение заявленных производителем показателей.

Вначале стоит отметить что к данным, включенным производителем в документацию антенны, следует подходить с осторожностью - это конечно полезная информация, которая является отправной точкой, но ее следует использовать продуманно. Например не рекомендуется сравнивать разные модели антенн только на основе этих данных. Параметры этих устройств, указанные в технических паспортах, измерены в оптимизированной среде, в то время как лучшая антенна для данного применения - это не антенна с высокими параметрами передачи в свободном пространстве, а та, которая подходит для данного проекта лучше всего.

Где установить антенну на плате

Лучшим местом для установки SMD антенны является угол печатной платы, потому что эта часть не блокируется остальными компонентами на плате одновременно с пяти сторон, кроме той, от которой она будет подключена к трансиверу.

Лучшее место для установки SMD антенны - угол печатной платы

Как правило, угол печатной платы также является местом с наименьшей концентрацией других компонентов и потенциально мешающих материалов. Обычно в даташите чип антенн имеются примеры рекомендуемых мест установки в различных конфигурациях, например вдоль более длинного или более короткого края печатной платы.

Примеры рекомендуемых мест для установки антенн по длинному или короткому краю печатной платы

В устройствах, обменивающихся данными в сетях 4G / LTE, часто устанавливают несколько антенн, которые работают в многоантенной системе MIMO. Если в конструкции используется более одной, обычно рекомендуется размещать эти антенны в разных углах платы. В этом случае техдокументация содержит информацию о необходимом минимальном расстоянии между ними.

Безопасное расстояние между деталями

Убедитесь что планарная антенна не полностью закрыта металлическим корпусом, который мог бы действовать как экран. Кроме того, в непосредственной близости от антенны не должно быть металла. Также будьте осторожны с пластиковыми компонентами - поскольку они обычно имеют более высокую диэлектрическую проницаемость чем воздух, они могут влиять на электрическую длину антенного тракта, уменьшая резонансную частоту.

В общем лучше не размещать какие-либо компоненты непосредственно вокруг неё, так как они могут помешать работе. В зоне также не должно быть таких элементов, как крепежные винты или провода. Это требование распространяется на все слои печатной платы.

Обычно в спецификации можно найти информацию о размере рекомендуемой защищенной зоны вокруг антенны, которую следует оставить неиспользованной. Но не всегда указывается точное требуемое расстояние. Вместо этого иногда производители антенн определяют набор правил, которые должны соблюдаться в реальных условиях.

Согласование сопротивления

Согласование означает, что волновое сопротивление линии передачи такое же, как у антенны. В противном случае антенна будет излучать только часть передаваемого сигнала. Степень соответствия описывается тремя факторами. Это: К, RL, ML и VSWR.

  • Коэффициент отражения К - это отношение амплитуды отраженной волны к амплитуде падающей. Его также можно определить по значению входного сопротивления антенны и линии передачи. Отражательная способность - комплексная величина. Когда её модуль равен нулю, вся мощность падающей волны рассеивается в антенне.
  • Потери на отражение или обратные потери (RL) - это отношение мощности падающей к мощности отраженной волны, выраженное в дБ. При идеальной подгонке коэффициент RL стремится к бесконечности, потому что тогда мощность отраженной волны равна нулю. В случае полного отражения RL = 0.
  • Соотношение между мощностью падающей волны и мощностью волны, излучаемой в нагрузке, характеризует параметр ML (Mismatch Loss). Он описывает влияние отражения на мощность излучаемую антенной. RL и ML можно рассчитать на основе коэффициента отражения.
  • Когда антенна и линия передачи не совпадают, в линии создается стоячая волна, которая представляет собой суперпозицию падающей волны и отраженной волны. Онf описывается КСВН (VSWR - коэффициент стоячей волны напряжения), то есть отношением максимальной амплитуды напряжения к минимальной. Может принимать значения от 1 (идеальное совпадение) до бесконечности (полное отражение).

Линии передачи ВЧ сигнала

Входное сопротивление антенны обычно отличается от сопротивления линии передачи. Чтобы минимизировать потери мощности, связанные с возникновением отражений, используются согласующие элементы. Согласующая схема может состоять из трех элементов (катушек индуктивности и конденсаторов) для однодиапазонной антенны или большее количество деталей в случае многодиапазонной антенны.

В идеале линии должны передавать 100% мощности от источника сигнала к антенне. Конечно на самом деле это недостижимо. Частично это связано с неизбежной потерей сигнала в материале дорожек, способом их прокладки на плате (в основном резкие изгибы) и отражениями из-за несоответствия сопротивления. Следовательно, размеры дорожек на печатной плате должны быть рассчитаны таким образом, чтобы минимизировать КСВН.

Заземленный копланарный волновод GCPW

В случае печатных плат с чип-антеннами, рекомендуется делать линии передачи в виде GCPW (Golated Coplanar Waveguide) - заземленного копланарного волновода. Благодаря этому не требуется соединения с элементами на нижней стороне печатной платы переходными отверстиями. Это предпочтительный подход, поскольку переходные отверстия увеличивают потери в линии передачи, а также создают паразитную индуктивность в согласующих цепях.

Линия передачи ВЧ в виде GCPW

GCPW представляет собой систему токопроводящей дорожки, окруженной плоскостями заземления на определенном расстоянии с обеих сторон. Кроме того, сигнал изолирован на нижней стороне дополнительной заземляющей пластиной. Эта конфигурация хорошо подходит для работы на высоких частотах и обеспечивает хорошую изоляцию от помех. Еще одним преимуществом является гибкость, которая предлагается разработчикам, предоставляя им множество вариантов когда дело доходит до точного согласования сопротивления.

GCPW требует тщательного проектирования - пренебрежение может иметь серьезные последствия, сводя на нет усилия. Как и в случае с другими типами линий передачи, ключевое значение имеют их размеры, взаимосвязь между отдельными размерами и постоянство характеристик. Чем длиннее линия передачи, тем более искаженными будут сигналы распространяющиеся по ней. Поэтому важно чтобы его длина не превышала 10% длины волны, особенно в СВЧ устройствах, и чтобы ширина изоляционных промежутков была постоянной по всей длине линии.

Зазоры также должны быть тоньше окружающих массовых плоскостей. Ширина этих щелей влияет на характеристическое сопротивление, поэтому точность в этом отношении предотвращает рассогласование. Кроме того, толщина диэлектрической подложки должна быть вдвое больше ширины дорожки токонесущей.

Справочник по SMD антеннам

Это краткая справочная информация по типовым моделям готовых чип-антенн от производителей. Есть как широкополосные, так и настроенные на фиксированные частоты, в том числе FM диапазона 88 - 108 МГц.

   Форум




   Форум по обсуждению материала ЧИП-АНТЕННЫ SMD


ЦВЕТОМУЗЫКА С RGB LED ЛЕНТАМИ И ATTINY

Микроконтроллер ATtiny13 и MOSFet транзисторы будут управлять светодиодными лентами в этой схеме ЦМУ.


ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ДИОДАМИ

Изучим теорию работы и проведём несколько опытов с 1N4148 - диодом быстрого переключения.


МОДУЛЬ ДРАЙВЕРА МОТОРА BLDC

Модуль драйвера BLDC двигателя жесткого диска - принципиальные электрические схемы включения и обзор готовых блоков.



Радиосхемы » Схемы радиоприёмников



» РАДИОЭЛЕМЕНТЫ


© 2010-2021 "Радиосхемы". Все права защищены  Почта  PDA   Группа вконтакте   Канал ютуб   Группа в фэйсбук