DN007-PCB-Antenne an SAM-R21 auf USB-Stecker. Klappt das so? (2,4GHz)

[David H. (tuxpilot)]

Hallo,

ich möchte eine USB-Tastatur mit SAM-R21 Mikrocontrollern bauen. Erstmal 
läuft das ganze über Kabel, später möchte ich gerne auf Funk 
umprogrammieren können. Der SAM-R21 wurde mir hier vorgeschlagen: 
Beitrag "AES und ECC Ver-/Entschlüsselung (o. Ä.) auf AVR (o. Ä.). Realisierbar?"

Da der SAM-R21 2,4GHz integriert hat, möchte ich gleich passende 
Antennen auf die PCBs bringen.

Ich habe die Antenne aus der TI-Appnote DN007 genommen, die soll ein 
Gehäuse relativ gut tolerieren. Der USB-Stecker ist dann natürlich etwas 
größer als mit der kleineren Antenne aus AN034.

Die PCBs werden selbst geätzt und sind einseitig. Ein zweites 
Platinenstück dient als andere Gehäusehälfte. Darauf kann auch noch eine 
Massefläche als „Antennen-Gegengewicht“.

Als LDO (für 3,3V) nehme ich den MIC5365 (zufällig ausgewählt, billig), 
Layout kommt noch. (Gelbe Fläche)

Für das Kabel kommt noch etwas in die andere gelbe Fläche, die genaue 
Schaltung wird gleich noch getestet.


Zum Platinenlayout selbst:
Die Antenne stammt exakt aus DN007. Die hellgrüne Fläche makiert, wo die 
Massefläche aufhören soll. Die hellblaue Fläche ist die zusätzliche 
Aussparung der Massefläche, damit die Breite zur Antenne passt. (Steht 
so in AT08973.)

Ich habe kein besonderes Anpassungsnetzwerk, in DN007 steht, das ist 
nicht nötig.

Die Leitungen zu und vom Balun sind von anderen PCB-Antennen hier im 
Forum inspiriert (Abstand zu GND).

Es gibt einige Luftbrücken und Lötpads („–––x“ im Schaltplan), da wird 
Kupferlackdraht aufgelötet.


Zu den Bauteilen:
Der μC ist ein SAM-R21Exx, im QFN32 5x5 Gehäuse.

Der Quartz ist ein Epson FA-20H, wie in AVR2067 empfohlen.

Das Balun ist ein 2450BM15A0015, wie in AT08973 empfohlen. (DC-block, 
Low-pass-filter integriert.)

Die Bauteile sind größtenteils 0402, die größeren Kerkos sind 0603. Ich 
glaube, ich kann das löten...


Meine Fragen:
„Klappt das so?“

Habe ich die Antenne richtig gezeichnet, besonders die Leitungen zum 
Balun und μC?

Brauche ich wirklich kein Anpassungsnetzwerk?

Ist die Massefläche ausreichend, und ist das mit der Aussparung 
(hellblau) so richtig?

Oder ist die Antenne aus AN034 doch besser für einen USB-Stecker?


Ich hoffe, ich habe keine wichtige Information vergessen.
Grüße, Tuxpilot

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Die Leiterbahnführung sieht mir etwas "eigenwillig" aus, aber im
Prinzip sollte das klappen.  Denk aber dran, dass UHF viele Vias
benötigt in der Masse.  Halte dich beim Balun unbedingt an das im
Datenblatt gezeigte Layout.  Wenn sie dort vier Vias nebeneinander
vorgesehen haben, dann ist das auch wichtig so: die kannst du nicht
einfach durch einen einzigen ersetzen, und die Vias müssen auch so
nah dran sein wie da gezeigt.

Die Massefläche entlang der Antenne sollte auch mit Vias "gesäumt"
werden.  Auf keinen Fall so eine zerstückelte Massefläche bauen, wie
du jetzt im Bild hast: die kleine Massezunge links unter der Antenne
wirkt dann selbst wie ein Resonator.

[Tuxpilot (Gast)]

Danke für die Hinweise!

Das mit den Vias und der durchgängigen Massefläche ist schwierig.
–Ich werde einfach eine Massefläche auf die Rückseite kleben. (Blau 
gestrichelt) (Kupferklebebend?)
–Da wo pinke Kreise sind, kommen Kupferlackdraht-Stücke als Via hin (wo 
möglich).
Ist das so besser?


Die drei Drahtbrücken habe ich auch eingezeichnet.

Mit den restlichen Schaltungsteilen bin ich übrigens auch fertig, siehe 
Bild.

Die Leiterbahnführung finde ich so schöner als mit 45° und so, aber ein 
normales Layoutprogramm wäre doch sinnvoller... ;)

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Tuxpilot schrieb:
> Ist das so besser?

Besser, wenngleich nicht ideal.  Wenn du aber die Platine so einfach
produzieren musst, wird's kaum besser gehen.  Mit industriellen
Durchkontaktierungen bekämst du sie natürlich kleiner und damit enger
zusammen, auch muss man da nicht so sehr geizen.

[Tuxpilot (Gast)]

Ok. Sobald ich den Funkteil ausprobiert habe, werde ich berichten. Das 
wird wahrscheinlich noch etwas länger dauern...