CC2500 + PCB антенна = расстояние?

Обсуждаем приемники, передатчики, радиомикрофоны, жучки, генераторы, ВЧ-усилители, антенны и прочее радиохозяйство
Ответить
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 27
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 10:47:13

Сообщение Alt.F4 »

Здравствуйте.
Решил использовать CC2500 на 2.4GHz, т.к. можно сделать PCB дипольную антенну без согласующих элементов, но насколько далеко будет работать с ней, может быть у кого-нибудь есть практический опыт?
Спасибо.

p.s. С удовольствием заюзал бы CC1101, но боюсь, что согласование антенны не потяну.
Реклама
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3793
Зарегистрирован: Ср дек 24, 2008 09:58:58

Сообщение Ser60 »

Именно такую антенну я не делал, но использовал модули от Anaren на 2.4 с интегрированной печатной антенной. Дальность связи определяется скорее не антенной а условиями работы. В открытом поле получите порядка 70-100м. В здании с перекрытиями гораздо меньше, особенно если они железо-бетонные. С улицы в здание прохождение тоже гораздо хуже, по сравнению с суб-гигагерцовым диапазоном. Может Вас заинтересует моя статья про CC1101: http://radiokot.ru/circuit/analog/receiv_transmit/33/
Реклама
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 27
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 10:47:13

Сообщение Alt.F4 »

Ser60, спасибо! Вашу статью читал.
Значит надо брать CC1101, осталось решить вопрос с согласованием антенны. Может использовать трансформатор?
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3793
Зарегистрирован: Ср дек 24, 2008 09:58:58

Сообщение Ser60 »

Этя штука не трансформатор, а "по-научному" balun. Кроме нее потребуется еще пара деталек. Если-бы я сам травил платы под CC1101, я так-бы и сделал с balun-ом. Вот по нему инфа: http://www.ti.com/lit/an/swra250a/swra250a.pdf. А готовый модуль не хотите задействовать?
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 27
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 10:47:13

Сообщение Alt.F4 »

Ser60, супер аппнот, спасибо! А с готовым модулем не интересно.
Кстати, судя по этой доке, возможно подключение антенны через "балун" и без дополнительного LC-фильтра (Fig.13 и Fig.15).
Смущает только, что в даташите на этот балун стоит блокирующий конденсатор 100pF (стр.22 доки), почему его проигнорировали в Fig.13 и Fig.15?
Реклама
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3793
Зарегистрирован: Ср дек 24, 2008 09:58:58

Сообщение Ser60 »

Не знаю почему его проигнорировали. Я-бы его поставил в любом случае, чтобы защитить СС от статики. На RF характеристики он не повлияет.

Своим оптимизмом Вы меня вернули к желанию тоже попробовать самому сделать модуль. Займусь этим в ближайшие недели. У меня уже есть проволочные антенны на 915 мгц диапазон длиной около 8.5 см с U.FL коннектором. Как утверждают инженеры Anaren, это должно ощутимо повысить дальность связи.
Изображение
На плате планирую поставить ответный 50-омный разъем с минимальным расстоянием до чипа. Только я-бы делал разводку в соответствии с Рис 16 в апноуте ТИ. Мне больше нравится как там заземлен балун. Да и кварц там меньших размеров. Нижнюю сторону 2-сторонней платы думаю задействовать под + питания. Посмотрим, что из этого получится.
Реклама
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 27
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 10:47:13

Сообщение Alt.F4 »

Ser60, чтобы Вы могли сказать по поводу PCB антенн, может есть хорошая альтернатива 1/4 штырю в виде провода?
Спасибо.
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3793
Зарегистрирован: Ср дек 24, 2008 09:58:58

Сообщение Ser60 »

Я не специалист по антеннам и вообще RF, но вопрос стоит неконкретно. Впрочем, лучше чем ТИ на вопрос никто не ответит. У них есть много апноутов по антеннам и даже антенный кит. Рекомендую начать с этого http://www.ti.com/lit/an/swra161b/swra161b.pdf и пройтись по списку литературы.

Я сам использовал печатные антенны интегрированные в 950-мгц модули и Whip-антенны на 433 мгц
Изображение
Сейчас меня интересуют именно штыревые, поскольку у них круговая диаграмма направленности (что мне и нужно), а у печатных резко выраженна направленность.
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 27
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 10:47:13

Сообщение Alt.F4 »

Ser60, изучив все отзывы в рунете по работе с CC1101, пришел к выводу, что лучше всего использовать в качестве антенны 1/4 штырь.
Подскажите, пожалуйста:
1. Будет ли достаточно одного balun'а для согласования CC1101 и 1/4 провода?
2. Где лучше припаивать 1/4 штырь, непосредственно рядом с balun'ом, или на определенном расстоянии (каком и почему)?
3. Почему на рекомендованном дизайне кварц стоит не вплотную с микросхемой, а отнесен вправо?
Спасибо.
Изображение
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3793
Зарегистрирован: Ср дек 24, 2008 09:58:58

Сообщение Ser60 »

Прямо-таки все изучили? :))

1. Насколько я понимаю, ДА. Впрочем, я уже говорил, что не специалист по RF.
2. Если запаивать на значительном (более чем 3-5мм) расстоянии от балуна, то от последнего к антенне должна идти линия согласования с определенным волновым сопротивлением, как на Вашем рисунке выше. Иначе будут потери в линии. При правильных габаритах линии согласования длина ее не имеет принципиального значения в разумных пределах размеров платы.
3. Уверен, что в данном случае это не принципиально. Я сам его ближе поставлю. И ниже, чтобы удалить от антенны.

Нашел у себя следующие антенны (кликабельно). Две верхние на 915 мгц. Проволочка имеет длину 1/4 длины волны. Верхняя Whip антенна еще короче. Для сравнения нижняя антенна на 433 мгц, 1/4 длины волны.
Изображение
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 27
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 10:47:13

Сообщение Alt.F4 »

Прямо-таки все изучили?
Честно говоря, там и изучать особо нечего, очень мало информации.

Покупную антенну пока ставить не хочу из принципа (как показывает практика там просто используется 1/4 штырь завернутый в пластиковый корпус плюс SMA-разъем).
У меня два варианта: кусок провода или PCB-антенна, а т.к. торчащий кусок провода смотрится некошерно, то остается PCB.
Из предложенных TI на выбор: вар1, вар2 (больше склоняюсь к вар2).
Интересно, насколько PCB будет хуже 1/4 куска провода?
Спасибо.
ИзображениеИзображение
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3793
Зарегистрирован: Ср дек 24, 2008 09:58:58

Сообщение Ser60 »

Я буду делать со штырем. Давайте попробуем и сравним результаты.
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 27
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 10:47:13

Сообщение Alt.F4 »

Я буду делать со штырем. Давайте попробуем и сравним результаты.
Отличная идея! Займусь трассировкой ПП и закажу CC1101 + balun, думаю в конце следующей неделе можно будет что-то пощупать.
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3793
Зарегистрирован: Ср дек 24, 2008 09:58:58

Сообщение Ser60 »

Ну вот, у меня получается как-то так
СпойлерИзображение
Плата двусторонняя, нижняя сторона целиком используется под землю. Кружками отмечены ответстия под vias, соединяющие соответствующий полигон на верхней стороне с землей на нижней. Диаметр отверстий 0.35мм. Все детали 0402. При разводке руководствовался рекоммендациями в http://www.ti.com/lit/an/swra236a/swra236a.pdf
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3793
Зарегистрирован: Ср дек 24, 2008 09:58:58

Сообщение Ser60 »

Alt.F4: я заказал сегодня семплы CC1101 от TI, получу завтра. Также заказал остальные детали от DigiKey, получу в конце недели. Купил сегодня в местной лавке мелкие сверла (0.3мм) для сверления дырок под vias. Я металлизацию в своих домашних условиях делать не умею - заменю ее сверлением дырок в плате и пропайкой провода 0.25мм с обоих сторон платы. Сегодня еще поколдую над разводкой, а завтра займусь изготовлением печатки. В четверг я еду на семинар по ARM на целый день - будет перерыв в наших делах. А в пятницу вечером я уезжаю на 3 дня к дочке. Вернусь вечером в воскресенье. Это я к тому, что вероятно от меня не будет новостей по проекту в эти дни, это не должно означать, что я его бросил.

Кстати, у ТИ есть просто передатчик CC1150 с меньшим числом выводов в QFN16. У меня внешний сенсор как раз только на передачу работает. Вот думаю может его туда поставить. Заказал его на всякий случай тоже. К нему тот-же самый балун подходит.
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 27
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 10:47:13

Сообщение Alt.F4 »

Ser60, я буду использовать 0603, все комплектующие получу скорее всего в понедельник. ПП сегодня-завтра разведу и закажу изготовление у одно человека.
Футпринт буду брать отсюда.

Добавлено:
Кстати, по поводу блокировочного конденсатора 100пФ, о нем указано в даташите 2008 года, в аппноте TI даташит балуна 2011, где есть пометка: "Balanced ports are DC-Blocked from pins 1-2-5-6, capacitor is embedded. No need for external DC-Blocking cap at GND pins or unbalanced port." Да и если логику включить, в балуне не может быть каких-либо соединений, это же трансформатор, поэтому конденсатор и не нужен. Надо будет попробовать с ним и без него.

Добавлено:
Нашел самый современный даташит на балун 2013 года.

Добавлено:
Вот, что еще нашел по конденсaтору 100p: "C124 is a DC blocking capacitor and should be NPO type to minimize losses; recommended value of 100 pF. The DC block is only needed when there is a DC path in the antenna."
Как я понимаю, это идет речь о внешнем питании антенны постоянным напряжением. Если оное отсутствует, то и блокировочный конденсатор не нужен.

Добавлено:
Прикрепил доку, где указаны разные номиналы конденсаторов у пинов Vcc: 100nF, 10nF, 220pF и 2.2pF. Получается на каждый пин свой номинал?
CC1101_JTI_Balun_868_915MHz_SCHEMATIC_1_0.pdf
(42.26 КБ) 423 скачивания
P.S. Еще вопрос по питанию, насколько критична его чистота, или легкий шум допускается?
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3793
Зарегистрирован: Ср дек 24, 2008 09:58:58

Сообщение Ser60 »

В AN098 (секция 4) не рекомендуют использовать типоразмер 0603 из-за их паразитных параметров и больших габаритов, влияющих на длину печатчых проводников. На схемах везде используют 0402.

Спасибо за информацию. Насчет антенного конденсатора, эту фразу я тоже видел и исключил его. То, что меня по-прежнему смущает "Balanced ports are DC-Blocked from pins 1-2-5-6, capacitor is embedded. No need for external DC-Blocking cap at GND pins or unbalanced port." Хотя это и маловероятно, но что будет если штыревая антенна коснется + питания. Исходя из вышенаписанного, + не будет закорочен на землю через балун. А как насчет пропускания постоянной составляющей с пина 1 на пины 3 и 4? Кстати, я не уверен, что этот балун основан на трансформаторе. Они бывают собранными из пассивных LC-компонентов по типу согласующего звена в ДШ на CC1101. Вы видели где-нибудь в ДШ на балун, что он трансформаторный? Также смущает фраза из ТИ-ского апноута DN025 "The DC block is only needed when there is a DC path in the antenna". Там, правда, рассматриваются 2 варианта согласования - с балуном и без него и не понятно относится-ли эта фраза к обоим вариантам. Без балуна постоянная соствляющая с антенны при отсутствии антенного кондера однозначно попадет на входы СС. Надо будет протестить балун омметром когда получу, может он действительно трансформаторный или не пропускает постоянную составляющую вообще.

Насчет блокировочных емкостей в цепях питания: ставить 2.2pF по-моему не имеет особого смысла. Вы взяли это из swrc112. Но в swrc045 (безбалунный дезайн) все блокировочные кондеры стоят по 100нФ, я такие и поставлю. Балунная версия документа (swrc112) имеет номер 1.0, а безбалунная (swrc045) - 3.0, т.е. прошла несколько ревизий и я ей больше доверяю. Интересно, что номиналы кондеров у кварца в Вашей версии по 27пФ, а в моей имеют разные номиналы - 12 и 15 пФ. Причем 12пФ стоит на ножке кварца, соединенной более длинным печатным проводником с чипом. Может они учли это (?)

Вот окончательный вариант моей платы:
СпойлерИзображение
На ней я вынес кварц подальше от чипа (на 1мм) чтобы сформировать полоску земли между выводами 7 и 8 чипа для изоляции дорожек, ведущих к кварцу. Не знаю, существенно-ли это - цифровая линия на пине 7 это CS, т.е. по ней идет самая малая частота при общении с чипом. Я не могу сделать проволочную via под чипом, поэтому поставил vias на его периферии. Может дырку под чипом просверлить и залить туда припой? Еще мне не нравится отсутствие via в верхнем левом углу чипа. Даже не знаю, стоит-ли раздвинуть там детали для via на диагональной дорожке из-под чипа как на других выводах.

Питание: у чипа есть встроенный LDO, снижающий требования к питанию. Сейчас передатчик у меня в работающей схеме питается от DC-DC конвертера, понижающего напряжение батареи от 3.6в до 2.1В для уменьшения рассеиваимой мощности на внутреннем LDO. Приемник питается от USB через 3.3в LDO.
Говорящий с текстолитом
Аватара пользователя
Сообщения: 1604
Зарегистрирован: Пт дек 12, 2008 21:12:14
Откуда: Moscow

Сообщение int4880053 »

Да ну к этой глюковине просто нужно добавить приблуду- ведь петлевой вибратор уже есть в девайсе
,,этот девайс целиком и устанавливаем на несущую траверсу с остальными элементами,
это могут быть элементы ЛПА или волнового канала. Лично я воткнул такое в 13 элементную
антену типа волновый канал удалив при этом ее основной излючатель с толстым кабелем.
при этом нужно помнить конечно о паляризации ,, чтобы обесречить высоко эффективную связь нужно
чтобы имелась возможность поворота этой траверсы вокруг , т е угол определем с учетом переотражения
или угла установки антенны провайдера.
Еси хочешь чтоб комп был быстрым - ставь Пингвин,- он будет чистым
Контактная информация:
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 27
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 10:47:13

Сообщение Alt.F4 »

Ser60, рекомендации по типоразмеру элементов видел, но попробую сделать 0603, я думаю особых влияний в работу это не внесет.
swrc045 - это программа SmartRF Packet Sniffer. Буду благодарен, если дадите точную ссылку.
Кстати, разные номиналы указаны и в этой доке, она правда на CC24xx/CC25xx, но смысл по питанию тот же.
Номиналы емкости для кварца рекомендую смотреть в даташите на сам кварц.
Кстати, а почему Вы решили, что внутри микросхемы есть LDO?
Линейные стабилизаторы ВЧ шум свободно пропускают через себя, для стабилизации питания используют НЧ фильтры, поэтому еще раз стабилизировать питание внутри кристалла безсмысленно ИМХО.
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3793
Зарегистрирован: Ср дек 24, 2008 09:58:58

Сообщение Ser60 »

Извиняюсь за опечатку: должно быть swrr045.zip (8-ая ссылка в DN025). С кондерами у кварца - 27пф подойдет для корпуса HC49 (у него нагрузочная емкость 18пф). Но в списке компонентов для балунового дезайна указано, что кварц может быть в корпусе HC49/NX5032. У последних нагрузочная емкость 8-12пФ. так что 27 будет многовато. Маленькие неточности и недосказанности рождают большое недоверие. По кондерам в цепи питания, хммм - буду ставить пока 100нФ везде. Может на пин 15 запаяю еще сверху него этажеркой кондер на 220пФ.

Не помню откуда взял про LDO конкретно относительно CC1101. Может мне это и приснилось. Однако, про наличие LDO явно указано в начале AN097 и SLAA500, правда для других СС. Но, думаю, дизайн ядра у всех у них одинаков. Многие МК также оснащены встроенным LDO для питания ядра.

Только что получил семплы CC1101. Остальные детали прибудут завтра. Думаю протестить модули, подключив их с SmartRF студио через СС-дебаггеры.
Ответить

Вернуться в «Радиотехника: приемники, передатчики, антенны»