¿Es bueno este diseño? (RF - 2,45 GHz)

Terminé de diseñar HACK, mi primer diseño de RF (2,45 GHz) . La parte sensible es la conexión entre el IC ( Atmel SAM R21G18A ), el balun ( Johanson 2450BM15A0015 ) y la antena PCB ( copiado de una nota de la aplicación TI , ¡gracias Texas Instruments!).

Seguí el esquema sugerido para el SAM R21 XPlained pro con respecto a la conexión del chip al balun y del balun a la antena. La parte esquemática está aquí:

Esquema de antena PCB

Antes de diseñar, usé una calculadora de impedancia diferencial microstrip acoplada al borde para encontrar un ancho de las dos trazas desde el IC hasta el balun que estaba cerca de los 100 ohmios, mientras que usé una calculadora de guía de onda coplanar para encontrar el ancho de la traza desde el balun hasta la PCB antena que estaba cerca de los 50 ohmios. Mis valores son:

  • Er:4.5 (PCB FR4)
  • Ancho de placa de circuito impreso: 1 mm
  • Espesor de cobre (trazas): 1 oz/ft^2
  • Distancia de trazas o distancia del plano de tierra: 7 mils

Y obtuve 24 milésimas de pulgada para las trazas diferenciales de 100 ohmios desde el circuito integrado hasta el balun, y 55 milésimas de pulgada para las trazas de 50 ohmios desde el balun hasta la antena. El diseño está aquí: Conexiones IC-balun-antenatambién coloqué vías a tierra cerca de la traza de 50 ohmios a 1/20 de la longitud de onda, luego también cosí los planos de tierra.

Antes de enviar esto para la primera ejecución de prototipos (bajo presupuesto, por lo que cuantas menos revisiones mejor), ¿ puede decirme si las matemáticas que hice son correctas (¿utilicé las fórmulas correctas?), y si este diseño sería ¿desempeñarse bien?

Gracias chicos.

Saludos, Mick

Verifique el grosor de su cobre, 1 mm es demasiado grueso para 2,4 GHz, 50 ohmios en FR4. Además, dicha antena requiere un plano de tierra ininterrumpido de ~ un cuarto de longitud de onda. El tuyo está siendo interrumpido por rastros.
@LiorBilia gracias por dejarme notar que el formato de mis parámetros era incorrecto; Hice una lista con los parámetros y puedes ver que el grosor del cobre es estándar de 1 oz/ft^2 (cerca de 35 um / 1,38 mils). ¿No estaría bien el plano de tierra inferior completo con el plano superior cosido?
Quieres que el avión esté en la misma capa de la antena. Su rastro es demasiado amplio para 2,4 GHz en FR4. debe tener aproximadamente el mismo ancho que el trazo de la antena, IIRC, lo mismo con los trazos de 100 ohmios.

Respuestas (1)

¿Ha leído lo siguiente: Atmel AT02865 RF Layout con Microstrip ? Se trata exactamente de lo que estás haciendo, el mismo chip y el mismo balun.

Uno de los parámetros clave es el grosor del dieléctrico FR4 entre el plano de tierra de RF y las microcintas. Ha enumerado el suyo como 0,18 mm (7 mils). En la nota de la aplicación Atmel, utiliza un ejemplo de espesor dieléctrico FR4 de 0,25 mm (10 mils). Entonces, el ejemplo es un poco diferente, pero está lo suficientemente cerca como para que pueda aplicar todas las consideraciones mientras ajusta las pequeñas diferencias dimensionales en consecuencia.

Dado que las trazas se encuentran en la parte superior de un plano de tierra, no puede utilizar el modelo de guía de onda coplanar para las líneas de transmisión. Usando el modelo microstrip y un grosor dieléctrico de 0,18 mm, obtengo aproximadamente 0,3 mm para una línea de 50 ohmios.

Además, desea aislar las líneas de microcinta de otros elementos de su diseño. Por ejemplo, una cita directamente de la página de notas de la aplicación Atmel 10:

Para los diseños de microstrip, el vertido de cobre en la capa 1 debe mantenerse alejado de la línea de transmisión. El plano de tierra subyacente de la capa 2 debe ser la referencia de tierra dominante para minimizar las variables. Una distancia de alejamiento de 4 veces el espesor del dieléctrico reducirá los efectos parásitos del vertido de cobre a menos del 1 %. En otras palabras, el espacio entre la línea de transmisión de microstrip y el vertido de cobre en la capa 1 debe ser de 40 milésimas de pulgada o más.

Si observa la conexión balanceada de 100 ohmios entre el SAMR21 IC y el Balun, termina pareciéndose más a una antena dipolo en forma de "T" que a una línea de transmisión. No creo que haya ninguna manera de mejorar eso, así que haz que la conexión sea lo más corta posible. También por la misma consideración de la cita anterior, probablemente quitaría ese vertido de suelo asimétrico.

Además, movería la antena hacia la izquierda para que la cola de la antena a la derecha esté más cerca del plano de tierra.

Gracias por la nota, aunque estoy diseñando una PCB de 2 capas en lugar de una de 4 capas, y la nota de la aplicación que envió establece claramente que la guía de ondas Coplanar debe usarse en una PCB de 2 capas, cite aquí (p. 4 ): "Algunos diseños requieren apilamientos de 2 capas para reducir el costo; estos casos son más adecuados para las líneas de transmisión Coplainer Waveguide (CPW). " De todos modos, estoy revisando dos veces mi diseño y rehaciendo algunos cálculos. Te mantendremos al tanto
La antena de PCB requiere un plano de tierra sólido como espejo. Una línea de transmisión de guía de ondas coplaner no puede tener un plano de tierra debajo. Así que los dos son algo incompatibles. Con su diseño existente, tiene la geometría combinada de la guía de ondas coplaner y microstrip. Alguien experto en esto puede saber cómo manejar su diseño cuantitativamente, desafortunadamente yo no, y no estoy seguro de que haya una calculadora lista para eso.
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