Добрый вечер, форумчане!
Решил я сделать небольшой девайсик на основе SI47xx, чтоб и слушать радио можно было, и передавать на магнитолу музыку. Нарыл в интернете всю документацию от SiLabs. Набросал список фич, которые хотелось бы иметь, примерный вид схемы набросал и "стопорнулся" на выборе антенны для сего девайса. Хотелось бы иметь одну (НЕ ВНЕШНЮЮ) антенну для приема и передачи, но...
В даташитах у SiLabs есть разводка печатных плат и примеры антенн, но у меня (так как никогда такого рода устройств не собирал) возникла куча вопросов: начиная от "А почему именно такой вид антенны?" и заканчивая "А может какие-то еще есть варианты PCB-антенн?"... Конечно, понимаю, что можно было взять готовый вариант антенны из даташита и не мучиться, но хочется не только сделать, но и понять... Так сказать, заполнить пробел в образовании ;-)
Поэтому и решил обратиться к вам: помогите разобраться с процессом разработки PCB-антенн. Может кто-то из вас уже применял их в своей практике или, по крайней мере, знает, где найти информацию по этой теме.

Меня интересует:
1) основные виды PCB-антенн и выдвигаемые к ним требования;
2) теория разработки PCB-антенн;
3) есть ли (уверен процентов на 85, что есть) какое-нибудь ПО для расчета и моделировния PCB-антенн.

Буду благодарен за любые подсказки, ссылки и советы!
Заранее спасибо :-)

можно CST попробовать...

В данном случае более чем достаточно калькулятора и Томсона. Считать там нечего. Ну, или, уж если так хочется использовать именно ПО, можно использовать калькулятор из виндовсов. Назвать эту "загогулину" антенной можно лишь с большой натяжкой.

А что значит "НЕ ВНЕШНЮЮ", вы ее куда впендюрить хотите?

С данными приемопередатчиками можно использовать как внешнюю антенну (например, кусок провода), так и антенну, разведенную на плате. В том-то все и дело, что хочется знать, в какие минимальные размеры сию антенну вместе с девайсом можно "впендюрить".

Мне что-то не очень нравится идея использования несимметричных антенн такого типа на 100 МГц. Посмотрите как вариант симметричную укороченную антенну, вытравленную на стеклотекстолите, которую я выложил в Этой теме.
Всю остальную начинку там есть куда разместить.

Спасибо за вариант. Также не могли бы Вы указать пару-тройку источников, где можно почитать о конструировании таких антенн? А то никак не могу определиться в каком направлении стоит "рыть" ...

Кстати, что Вы можете сказать об антенне, которую SiLabs использует в своем отладочном комплекте? Меня немного смущает, что я не могу понять почему они используют такой вариант, а в даташите по выбору антенн о нем нет ни слова... или может я чего-то не знаю?

Ту антенну, что приложил, сам придумывал, а глубоко этими вещами не занимался. Так, что ройте, но учтите, что все электрически малые антенны узкополосны, потому для настройки требуются соответствующие навыки и аппаратура.

А в вашей ссылке я увидел только ферритовые и воздушные рамочные антенны. Тоже вариант для малых расстояний и мощностей.

рамочные ферритовые антенны годятся разве что только на прием в СВ и КВ, малый КПД и действующую высоту...

КПД процентов 5-10. Малая воздушная рамка намного лучше, но фактически в этом диапазоне - одночастотная.

хуже паравоза... 1/4 длинны волны 0.9 м, соответственно эффективная антенна должна приближаться к этим габаритам....

Ну а вы подумайте сами. Есть усилитель с вх.сопр. около 4к. Плюс встроенный варикап параллельно на землю. Снаружи вешается инд и этот пар.контур варикапом постоянно отслеживает частоту настройки. Все. И туда же на вход припаивается некий проводник. Конфигурации и длины практически некритичных. В разумных пределах. Типа, антенна. Минимальная длина ограничена исключительно жадностью к габаритам и чувститеьностью по полю. С рекомендуемыми 6 см будет ловиться много, с 5 см - меньше, ну и т.д. В цифрах это выразить нереально. Но, судя по этой рекомендации, на 6 см в норм. среднестат городе еще будут ловиться все ФМстанции. Дальше - от лукавого. Весь расчет сводится к расчету рез. частоты контура вместе с этой самой антенной.


С размерами 370x330? Да там таких начинок с сотню поместится.

Ага, понял. Спасибо за ответ :-)

P.S.: Целый день потратил на "рысканье" в инете и кое-что "нарыл" из книг (понятное дело не "наших", а аглицких, что не суть важно)... Завтра буду читать и разбираться, если будет совсем туго с рассчетами и пониманием, то всегда есть возможность взять готовое решение из отладочной платы

Собственно, размеры эти я дал как вариант нормальной антенны. Я не специалист в области миниатюрных устройств.
Partizzan
А по поводу короткого хвостика в 6 см (кстати, откуда рекомендации по такой длине?) у меня есть некоторые сомнения следующего порядка. Понятно, что такая сверхкороткая антенна будет обладать большой реактивностью и очень узкой полосой, если не вводить дополнительные потери. Все-бы ничего, но учтите , что полоса ФМ сигнала это 250-400 кГц. Сомневаюсь, что эту полосу вы получите, т.е. качества на передачу не будет (я так понял, что речь о трансивере идет)
Здесь возникают следующие нюансы. Если будет сетевое питание, то без хорошей развязки по питанию будет сильное влияние на входное сопротивление антенны внешних предметов и уход настройки.

Само понятие "полоса" куска провода длиной 2% от длины волны лишено смысла вообще. Это просто крохотная емкость, которую доблестные разработчики и рекомендуют учитывать в расчетах рез.частоты контура. Но наводиться на него, конечно, что-то будет. Это и есть декларируемый полезный эффект, позволяющий назвать оный кусок антенной. Как и любой проводник, подключенный ко входу любого усилителя. Чего-то поймается и передастся - и ладненько. И, кстати, именно поэтому читать умные книжки по антеннам в данном случае практически бесполезно, на такую фигню они просто не написаны. Разве что почитать для общего развития .

Ну, фигня-не-фигня, но, если дополнительные потери на передачу не вводить, то вместо Монсеррат Кабалье можно и Левитана услышать.

Ну для этого и варикап внутрь втурнули, отделять Кабалье от Левитана.

Слабо ему будет. Смотрите, самому интересно стало, поэтому не поленился посчитать, тем более, что и считать-то особо нечего.
1. Берем медный крысиный хвост в 6 см длиной и 1 мм в диаметре над бесконечной землей. Если ввести второе плечо, а оно в данном случае совершенно неопределенное, то будет только хуже.
2. Берем f1=99.8 MHz, f2=100 MHz, f3=100.1 MHz.
Имеем (Z1=.229-I*1572) Ом, Z2=(.224-I*1569) Ом, Z3=.225-I*1566 Ом
3. Согласовываем параллельной индуктивностью где-то 2.5 мкгн на центрально частоте.
4. После всего этого имеем
Z1= (7.7 - 4.8*I) Мом, Z1= 11 Мом, Z1= (8.1 + 4.8*I) Мом
Далее это все безобразие нужно согласовать с выходом передатчика. И оно вам надо?
Не говоря о том, что от положения подводящих шнуров все будет дышать.

Антенна, разведенная на отладочной плате SiLabs, имеет размеры 5х5см (Г-образного вида, если можно так выразиться). В даташите на отладочный комплект данная антенна используется по умолчанию как для передачи, так и для приема.


Питание предполагается батарейное

Кстати, нечаянно нарыл такую информацию: чипы от SiLabs установлены в телефонах Nokia N78 и LG KP200. Но заинтересовало другое, недавно прошла реклама Nokia 5030 (и у LG похожее решение есть, по-моему GM200), которому не нужна внешняя антенна (читай гарнитура) для приема FM. Пытался найти его принципиальную схему, но пока безрезультатно. А взглянуть было бы интересно...

сделай спиральную антенну ....

Значит, общая длина при такой плате где-то 10 см. Это уже получше. Но все равно, реактивности очень большие.
Получится что-то вроде этого
Z1= (3 - 1.3*I) Мом, Z2= 3.6 Мом, Z3= (3.8 + 2.2*I) Мом. Это, понятно, чисто оценочные расчеты без учета возможных дополнительных потерь в элементах.
Делайте, конечно, экспериментируйте, но на передачу такие фитюльки нормально работать не могут. Остаюсь при своем мнении. По мне, так если нет жестких конструктивных ограничений экономить на антенне -последнее дело.

Вы уж извините за глупый вопрос, но как ее рассчитать... В этой теме я дуб-дубом

To felix2
Длина платы как раз не 10, а 5см ("Г-образного вида, если можно так выразиться"), то есть, в принципе подходит для начала, но хотелось бы не бездумно копировать, а понимать, что же делаешь и почему!

To felix2
P.S.: Не могли бы Вы вкратце, объяснить свои цифры из расчетов, откуда они берутся или исходя из чего рассчитываются
Я понятливый, задайте только азимут, а дальше разберусь

Обратите внимание на магнитные антенны.

Дело в том, что этот самый выход описан одной-единственной фразой: "High Impedance". И все. Да и встроенный варикап, как я понял, не отключается. С чем согласовывать-то?
Вообще-то надо отдать разработчикам должное - они сделали все, что могли. Засунули в QFN почти всю активную антенну, в принципе, аналог любого активного щупа от осциллографа. С максимально получившимся акт.сопр. и минимальной емкостью по входу. Плюс добавили возможность внутренним варикапом получить какую-никакую селективность. Только назвали это как-то, хм... нескромно: elegantly supports an internal RX antenna... with multiple international patents pending

Или я неясно свои мысли излагаю или вы невнимательно читаете мои ответы. Я пишу не о проблемах активной RX антенны, а о проблемах согласования ТХ антенны. Проблемы согласования антенны с выходом передатчиком вроде бы никто не еще отменял. Как я понял, у автора темы эта задача обозначена.

Partizzan

Все просто. На всякий случай, пишу подробно. Для примера, имеем в полосе пропускания на крайних и центральной частоте (f1=99.8;f2= 100; f3=100.2 МГц) следующие входные сопротивления антенны. Понятно, что это ориентировочные значения - для оценки порядка величин.
Z1=(0.229-I*1572) Ом, Z2=(0.224-I*1569) Ом, Z3=(0.225-I*1566) Ом. Для начала, добиваемся компенсации реактивности на центральной частоте.
Допустим, вы выбрали параллельную схему компенсации (в виде параллельного контура). Перевожим Z2 в проводимость.
Y2=1/Z2=0.9099177192e-7+I*0.6373486167e-3 (сим). Характер сопротивления - емкостной, подключаем параллельно индуктивность с проводимостью 0.6373486167e-3 сим. Это соответствует индуктивности 2.5 мкгн. Если вы пересчитаете эту индуктивность на крайних частотах, то получите входное сопротвление параллельного контура на трех частотах
Z1= (7.7 - 4.8*I) Мом, Z2= 11 Мом, Z3= (8.1 + 4.8*I) Мом.

Скорее, первое. Выходное активное сопротивление TX в документации не нормируется. Ваш классический способ согласования - компенсация реактивностей источника и нагрузки при уравнивание активных частей здесь не работает.

Я и не предлагаю никакого способа согласования. Просто я обозначил проблему при предложенной вами процедуре:
.
Во всяком случае, я эту процедуру я так понял. Собственно, если вы что-то другое имели в виду, то ничего не меняется. Независимо от того, нормируется выходное активное сопротивление TX в или нет. При сильном рассогласовании в диапазоне частот ничего хорошего в эфире не будет.

Вообще-то эта процедура предложена Silabs'ом.

Ничего по этому поводу сказать не могу, может у них там еще где-то аттенюатор по выходу запрятан.

Или все проще, согласования по определению никакого нет. И потери на рассогласование какие есть, такие и есть.