Forum: HF, Funk und Felder Impedanzanpassung Chip Antenne 2,4 GHz


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von Andreas L. (andreas_l441)


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Hallo,
Ich warte im Moment auf die Lieferung einer Platine, auf welcher sich 
eine Chip Antenne befindet sowie ein Pi-Anpassnetzwerk. Der Signalweg 
vom µC (CC2650) zur Antenne soll laut Datenblatt 50 Ohm betragen, worauf 
ich auch geachtet habe (Leiterbahnbreite, Isoliermaterialbreite,...)
Nun ist es ja so, dass es immer Abweichungen gibt durch den 
Herstellprozess usw.
Wenn ich jetzt mit einem Network Analyzer eine Impedanzanpassung der 
Antenne (am Fußpunkt) durchführen möchte, sollte ich einfach davon 
ausgehen, dass die Leitung auch wirklich 50 Ohm hat? Denn die 
tatsächliche Impedanz kenne ich ja nicht. Ich bin in der ganzen HF 
Materie noch nicht wirklich drin, was erreicht man durch so eine 
Impedanzanpassung eigentlich in der Praxis (z.B. Reichweite) und welche 
Auwirkung hat es, wenn die Signalleitung nicht ganz die berechneten 50 
Ohm erreicht?

von Mac G. (macgyver0815)


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Da ist eine nicht angeschlossene Kupferfläche unter der Antenne.
Ich glaube nicht, dass das so gedacht ist...

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Wenn die Anpassung nicht stimmt, gibt es Reflexionen. Damit läuft ein 
kleinerer Teil der Sendeleistung wieder zurück in die Sendeendstufe und 
wird dort (perfekte Anpassung hier vorausgesetzt) in Wärme umgewandelt.
Empfangsantennen sollten auch möglichst die gesamte empfangene Leistung 
in den Eingangsverstärker schicken und nichts wieder zurückbekommen.

von Andreas L. (andreas_l441)


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Mac G. schrieb:
> Da ist eine nicht angeschlossene Kupferfläche unter der Antenne.
> Ich glaube nicht, dass das so gedacht ist...

Doch, ist es. Dient nur zur Stabilität auf der Platine. Siehe 
https://www.johansontechnology.com/datasheets/antennas/2450AT43B100.pdf

von Flo (Gast)


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Nein,
im Datenblatt auf Seite 2 gibts eine eindeutige Layoutvorgabe der 
Antenne.
Die Kupferfläche darf nicht unter der Chipantenne sein, da sind nur die 
Pads für die Antenne selbst.

Das Guarding der Antennenleitung sollte ebenfalls verbessert werden, 
alle 2mm spätestens ein Via auf Masse auf beiden Seiten der 
Signalleitung.

von Mac G. (macgyver0815)


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Flo schrieb:
> Die Kupferfläche darf nicht unter der Chipantenne sein, da sind nur die
> Pads für die Antenne selbst.

Korrekt.

(Ich habe eine ähnliche Antenne schonmal verwendet, ist so)

von Andreas L. (andreas_l441)


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Flo schrieb:
> Die Kupferfläche darf nicht unter der Chipantenne sein, da sind nur die
> Pads für die Antenne selbst.

Ich weiß nicht wie ich das übersehen konnte...
Ich habe diese Kupferfläche die ganze Zeit als "Nichts" angesehen, weil 
nicht verbunden..
Nun ist die Platine leider schon bestellt.
Was meint ihr hat dies für Auswirkungen auf die Abstrahlcharakterisitk 
und Impedanz der Antenne?

von Mac G. (macgyver0815)


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Ja wird es haben.
Es mag trotzdem noch irgendwie funktionieren (da die Fläche floated).
Optimal aber sicher nicht.

von Test (Gast)


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Ist das eine 2 lagige Platine? Dann könntest du noch Vias "nacharbeiten" 
also Löcher bohren auf Massefläche und dann Draht durchschieben und auf 
Top und Bottom verlöten.

Kannst du mal noch Bilder von der (den) anderen Platinenlage(n) also 
insbesondere Masse hochladen?

Was mir sonst noch aufgefallen ist:

- Warum ist die Masse auf Top so komisch unterbrochen? Irgendwas stimmt 
mit deinen Design-Rules überhaupt nicht. In Türkis habe ich dir mal 
markiert wo die Masse eigentlich durchgehen sollte. Das solltest du vll. 
mit Lötzinn beheben (mit einem Glasfaserpinsel den Lötstoplack 
runterkratzen und dann fett Lötzinn drüberziehen).

- Die Bauteile im HF-Pfad sind m.Mn. physikalisch zu groß. Man sieht 
häufig 0402. Das hat einfach den Sinn, dass die SMD-Pads dann keinen 
Größensprung in der Leiterbahn darstellen. Diesen Größensprung nutzt man 
normalerweise als Impedanzanpassung. Hier aber nicht gewünscht. Darum 
solltest du zumindest sog. Teardrops an deinen SMD Pads machen.

- Die Masseanbindung ist eher mangelhaft. Ich habe dir grüne X 
hingemacht wo ich denke, dass noch Vias hingehören.

- Was macht das verlassene Via (das die ganze GND-Fläche unterbricht)?

- Bist du sicher, dass die Leitbahnbreite bei 50R rauskommt. Mir düngen 
die Leiterbahnen sehr dünn und der Abstand zur Masse sehr groß um auf 50 
Ohm zu kommen. Was für einen Lagenaufbau hast du?

- Wieso ist "SIG" nicht 50 Ohm (offensichtlich andere Geometrie)

- Ich würde versuchen das IC so nah wie möglich an Antenne und 
Anpassungsnetzwerk zu setzen. Keinen mm Leiterbahn zu viel.

- Diese "Massebrücke" wäre HF-technisch eine Katastrophe. Wenn das was 
bringen sollte müsstest du rundherum um die Massefläche unter der 
Antenne aufkratzen und mit Lötzinn vollflächig zur "echten Masse" 
rüberziehen.

- Generell solltest du versuchen HF und Digitaltechnik durch ein 
"Massebarriere" (Viafence) deutlich zu trennen. (orange).

- Massefläche unter Antenne gehört da nicht hin (wie Vorredner siehe 
Datenblatt). Ganz wirkungslos ist die natürlich nicht, auch wenn sie 
frei floatend ist, sind da überall kapazitive Kopplungen (wie ein 
Doppel-Plattenkondensator) nach Masse die zusammen mit der parasitären 
Widerständen der Leiterbahnen und Kupferflächen einen tollen RC-Tiefpass 
bauen. Zusammen mit anderen parasitären Bauelementen (Induktiväten) kann 
das auch einen netten Schwingkreis geben der dir Resonanzen auf 
irgendwelchen Frequenzen beschert.

Du merkst vermutlich schon ... konkrete Aussagen sind ohne Simulation 
nur schwer möglich. Darum macht man im "blinden" HF-Design immer Safety 
First. So viel Masse wie möglich. Paranoid werden vor allem 
undefiniertem (floatenden). Lieber tausend Vias mehr (kosten eh nix) als 
eines zu wenig. Alles schirmen und befiltern was geht.

von Test (Gast)


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