Autor Tema: Antenas sobre PCB  (Leído 21776 veces)

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Desconectado jgutierr001

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Antenas sobre PCB
« en: 24 de Marzo de 2004, 10:26:00 »
Estoy realizando un proyecto en donde el tamaño de un transmisor es muy importante. Agradeceria mucho si alguien sabe donde encontrar, o conoce, las reglas que se deben tener para realizar la antena del transmisor sobre el circuito impreso.
Gracias

Desconectado emaberna

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RE: Antenas sobre PCB
« Respuesta #1 en: 02 de Mayo de 2004, 01:21:00 »
mira primero se debe saber de que frecuencia me estas hablando despues recien vas a calcular tu antena con respecto al lamda, etc
bye suerte

Desconectado jgutierr001

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RE: Antenas sobre PCB
« Respuesta #2 en: 02 de Mayo de 2004, 10:22:00 »
Gracias por tu respuesta y por interesarte por  el tema . El proyecto para el cual necesito la antena trabaja a 434MHz.

Desconectado gfp

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RE: Antenas sobre PCB
« Respuesta #3 en: 05 de Julio de 2004, 09:06:00 »
Hombre, si no estoy mal, para calcular el tamaño fisico de una antena Lambda cuartos  hace tal y como sigue: Llamemos Lambda al simbolo L (esto por que no se como insertar el mencionado simbolito del lambda)

L/4=71.6/f metros

o bien

L/4=234/f pies

donde f es la frecuencia de trabajo de tu proyecto en MHz.

Esto te da 0,1649 mts es decir 16.5 cm, de esta manera ya sabes el largo y lo haces en el impreso con una pista no menor a 1.5 mm

Espero te sirva.

Portense bien...!

Desconectado Marttyn

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Re: Antenas sobre PCB
« Respuesta #4 en: 08 de Diciembre de 2008, 13:34:35 »
mmm, 4 años desde la ultima respuesta a este mensaje...  :D
Bueno, lo vuelvo a abrir porque tengo una pregunta relacionada, y la informacion que hay aqui es interesante.

Me gustaria hacer una antena en un PCB. Hay algun ULP o alguna tecnica para hacer antenas en eagle?
Yo la verdad no tengo ni idea, pero alguien que sepa quizas pueda crear un ULP que poniendo la frecuencia nos de un footprint con la antena para dicha frecuencia... o tal vez ya haya una libreria con antenas para diferentes frecuencias... quien sabe  :g)
Gracias y un saludo!

Por cierto, aqui hay algunas cosas interesantes para el diseño de estas antenas:
http://en.wikipedia.org/wiki/Microstrip_antenna
http://en.wikipedia.org/wiki/Patch_antenna
http://www.radiotronix.com/support/content_by_cat.asp?contentid=137&catid=115 (al final tiene varios links mas, muy interesantes)
Calculadora de patch antena: http://www.emtalk.com/mpacalc.php
« Última modificación: 08 de Diciembre de 2008, 13:37:41 por Marttyn »
La gente ve las cosas que existen y se pregunta por qué.
Yo prefiero imaginar lo que no existe y preguntarme por qué no.

Desconectado Kid_Bengala

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Re: Antenas sobre PCB
« Respuesta #5 en: 09 de Diciembre de 2008, 18:32:11 »
Muy buen post, cuando me va a tocar proximamente hacer algo de esto.

Me leere los enlaces con tiempo, solo una pregunta ¿Alguien sabe como se sacan las graficas y/o simulaciones de las antenas? Es para saber mas o menos atenuaciones, alcances, etc...; de los diseños. Muchas gracias.

Saludos de Antonio

Desconectado Islagrande

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Re: RE: Antenas sobre PCB
« Respuesta #6 en: 09 de Diciembre de 2008, 19:08:45 »
Hombre, si no estoy mal, para calcular el tamaño fisico de una antena Lambda cuartos  hace tal y como sigue: Llamemos Lambda al simbolo L (esto por que no se como insertar el mencionado simbolito del lambda)

L/4=71.6/f metros

o bien

L/4=234/f pies

donde f es la frecuencia de trabajo de tu proyecto en MHz.

Esto te da 0,1649 mts es decir 16.5 cm, de esta manera ya sabes el largo y lo haces en el impreso con una pista no menor a 1.5 mm

Espero te sirva.

Portense bien...!

Hola gfp
Si no estoy mal, me parece que las dimensiones de la antena hay que multiplicarlas por el factor de velocidad que tiene la placa de circuito impreso. No es lo mismo hacer una antena con varillas de metal,, por eje , aluminio, y que el dieléctrico que rodea a las varillas sea el aire, en ese caso se toma el factor de velocidad entre 1 y 0,95.
Aclaracion. Las ondas electromagnéticas viajan en el espacio libre a la velocidad de la luz. En presencia de un dieléctrico viajan a menos velocidad, en dependencia de la constante dieléctrica de dicho material. El factor de velocidad representa el tanto por ciento en que se reduce la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas con respecto al espaciolibre, por lo tanto, las dimensiones de la antena van a ser más pequeñas. Se debe averiguar el factor de velocidad de la placa de circuito impreso para obtener las dimensiones adecuadas
Si en algo estoy mal por favor me lo dicen pues hace muchos años que estudié este tema y la memoria puede fallar
Saludos
« Última modificación: 12 de Diciembre de 2008, 19:31:37 por Islagrande »
      Siempre sintonizando las buenas ondas

Desconectado sycho

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Re: Antenas sobre PCB
« Respuesta #7 en: 13 de Diciembre de 2008, 11:18:00 »
El diseño de cualquier antena, ya sea sobre aire o sobre pcb, requiere de simulaciones electromagnéticas, no hay nada de electrónica en ésto. Sobre todo a alta frecuencia donde los materiales se hacen mucho más complejos desde el punto de vista electromagnético (todo interactúa, aparecen imperfecciones). Es un campo muy complejo.
El software suele ser muy muy caro, ya que es un campo bastante exclusivo. Ejemplos: MWO, ADS, Genesys...  y aún teniendo el software, hay que tener conocimientos y mucha experiencia para poder realizar un diseño correcto.
La antena más facil de hacer en microstrip puede ser una PIFA (Planar Inverted F Antenna). También tenemos las antenas en parche, arrays...

Un muy grande es el sustrato, que introduce muchísimas pérdidas, reduciendo la eficiencia de la antena. FR4 es inusable por encima de 2.4Ghz, y no se recomienda a partir de 1Ghz, donde se empieza a recurrir a sustratos especiales para microondas en teflon (por ejemplo Duroid 5880 er 2.2) o mejor aún sustratos cerámicos como los que se usan para las antenas en parche que se pueden ver en cualquier gps que tienen una er de 10 o más, reduciendo considerablemente el tamaño de la antena sin introducir demasiadas pérdidas, que por otro lado disminuyen por la reducción de las pérdidas resistivas en el cobre por la menor longitud de los elementos.

Si afrontais un diseño con FR4 a 2.4Ghz por ejemplo, encontrareis que la er varía entre 3.8 y 4.7 aproximadamente, dependiendo de la frecuencia, el fabricante, el lote... osea, una locura. Y encima no es constante a lo largo de la superficie! Se podría usar para una tirada de PIFAs, sabiendo que va a tener poca ganancia, y teniendo el instrumental necesario para retocar las unidades una vez construidas para compensar las diferencias y que funcionen aceptablemente, o bien dejarlas como salgan, y que medio funcionen (es a lo que recurriría un fabricante chino de mandos a distancia "very low cost"). Podemos estar hablando de una diferencia de alcance de 10 veces o más con respecto a una antena equivalente hecha a conciencia.

Si no teneis conocimientos de RF, microondas y electromagnetismo, os recomendaria que buscaseis antenas encapsuladas para montar directamente en pcb... no son muy caras.

Un saludo
« Última modificación: 13 de Diciembre de 2008, 11:20:23 por sycho »

Desconectado Marttyn

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Re: Antenas sobre PCB
« Respuesta #8 en: 13 de Diciembre de 2008, 14:13:19 »
 :shock: veo que subestime las antenas
como comentas, parece que es algo bastante complejo...
segun recuerdo "recomiendan" un hilo de cobre de 17cm como antena para los modulos aurel de 433mhz. esto supongo que tendra todas las imprecisiones que ya comentaste, pero aun asi es una opcion aceptable para algunos proyectos... debe haber algo similar para hacer sobre una pcb, asumiendo porsupuesto las perdidas si nuestro proyecto lo permite.
lo que comentas de las antenas encapsuladas no es mala idea

http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9025

lo malo es que no son faciles de conseguir.. en en sparkfun, farnell y amidata hay, pero solo de 2.4ghz y de 1.6ghz (para GPS). para 434mhz no vi nada.
La gente ve las cosas que existen y se pregunta por qué.
Yo prefiero imaginar lo que no existe y preguntarme por qué no.

Desconectado Kid_Bengala

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Re: Antenas sobre PCB
« Respuesta #9 en: 13 de Diciembre de 2008, 16:43:45 »
Hola

Yo si puedo evitar diseñarlas, mejor, pero mas que nada era por saber, me picaba la curiosidad, es un problema que tengo jejeje.

Yo utilizare las encapsuladas, lo unico que necesitaba hacer un diseño direccional con X metros de alcance y en el punto mas lejano Y de apertura de la señal, por eso la necesito direccional. Pero bueno, seguire leyendo e intentare conseguir software realacionado, mas que nada por satisfacer mi curiosidad.

Una cosa aparte, aprovechando que hay en el hilo gente con conocimiento (yo no jejeje) ¿Como puedo hacer que una señal de 2.4Ghz no llegue a mas de medio metro? ¿Poniendo un condensador regulable y ajustandolo? Es la primera vez que voy a tocar el tema y no he tenido tiempo de leer nada de transmisiones inalambricas, antenas, etc... Muchas gracias.

Saludos de antonio

Desconectado sycho

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Re: Antenas sobre PCB
« Respuesta #10 en: 14 de Diciembre de 2008, 14:50:03 »
Marttyn:
Una antena de 433mhz tiende a ser bastante más grande que una de 2.4Ghz. Cualquier reducción del tamaño reducirá su eficiencia (la magia no existe), por eso apenas hay antenas encapsuladas para ésta frecuencia. Las más comunes son de 915Mhz, 2.4Ghz, 5.4Ghz, UWB...
Pero mira, por ejemplo tienes ésta en digikey: http://parts.digikey.es/1/1/145957-antenna-433mhz-planar-smt-ant-433-sp.html pero no es ninguna maravilla, y hay que montarla fuera de la pcb.

La antena más basica es un dipolo, que deriva en el monopolo que has descrito (hilo de 17cm) mediante la teoría de imágenes. El unico problema es que el hilo tiene que estar recto, y fuera de la caja (como la antena de una radio). Se puede modificar en forma helicoidal para ahorrar espacio, pero obviamente la ganancia disminuye, hay que adaptar impedancias y cuidar su colocación.
Puedes usar éste diseño: http://cst.mi.fu-berlin.de/projects/ScatterWeb/datasheets/old/433_helicals_antenna.pdf
El hacer una antena de frecuencia tan baja sobre pcb creo que no merece la pena por tamaño. Pero aqui tienes el diseño de un dipolo sobre FR4 para 433Mhz:
http://www.zingg.org/Boulder/projects/PrintedDipoleAntenna.pdf
Tambien puedes hacer un loop pequeño resonante, que es lo que se suele usar en los mandos baratos:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00831b.pdf

Dependiendo de la aplicación decidiría que tipo de antena le viene mejor. Hay que evaluar el tamaño, alcance necesario... Por ejemplo para un mando a distancia de llavero, como los que se usan para los garages, usaría una antena helicoidal colocada lo más despejada posible de la pcb en el interior de la cajital o un loop en pcb lo mas alejado posible de masa. Sería muy poco eficiente, pero con 1mW de rf aplicada bastaría para alcanzar los 10-20m tipicos que se requieren para ésta aplicación. En el receptor (fijo) pondría un monopolo, o mejor aún un dipolo ground plane bien despejado. Para un telefono móvil sería muy distinto, ya que el alcance es crítico y la gestión de energía también (no podemos derrochar mucha potencia en alimentar una antena poco eficiente).



Kid_Bengala:
Las antenas no se miden por su alcance... se especifica su direccionalidad y su ganancia.
El alcance de un sistema de comunicaciones por radio depende de las antenas, potencia del transmisor, sensibilidad del receptor y del trayecto y entono que tiene que atravesar la señal para viajar de un lado a otro. Conociendo todos éstos parámetros se puede calcular el alcance en ESPACIO LIBRE (fórmula de Friis), pero no son más que aproximaciones. En el momento que introducimos elementos, aunque sólo sea el suelo, aparecen reflexiones y refracciones que se combinan al llegar al receptor.
Puedes empezar por éste documento: http://gpsc.us.es/~murillo/docente/radio/documentos/decibelios.pdf

Si necesitas una antena direccional para 433Mhz no te quedará más remedio que buscar una yagi. La direccionalidad y ganancia dependerá de los elementos que tenga.

Para atenuar una señal antes de aplicarla a la antena tienes que utilizar un atenuador resistivo, pero que mantenga la impedancia del sistema constante (tipicamente 50ohm). Ésto se hace mediante un atenuador en Pi o en T adecuadamente calculado. Un condensador ajustable atenuaría, pero a costa de modificar la impedancia del sistema y presentando una mala adaptación. Además, a 2.4Ghz necesitarías una capacidad muy muy pequeña para atenuar (<1pF).
El atenuador lo tienes que hacer con muchisimo cuidado, ya que a esa frecuencia los efectos parásitos son notables. Las pistas de masa que añadas tienen que ser ultra cortas (1-2mm) ya que cualquier longitud es "una bobina". Las resistencias han de ser como muy grandes smd 0603 y lo ideal son las thin-film, ya que a mayor tamaño mayor efectos parásitos y menor frecuencia resonante tendrá el componente.

Saludos
« Última modificación: 14 de Diciembre de 2008, 14:52:49 por sycho »

Desconectado Marttyn

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Re: Antenas sobre PCB
« Respuesta #11 en: 16 de Diciembre de 2008, 23:23:07 »
veo que entiendes bastante de antenas! la verdad da gusto escucharte hablar... el gusto se va cuando te pones a mirar los PDF y paginas con calculos imposibles e infinidad de variables a tener en cuenta  :z)   :D
Gracias por compartir tanto conocimiento!
La gente ve las cosas que existen y se pregunta por qué.
Yo prefiero imaginar lo que no existe y preguntarme por qué no.

Desconectado Kid_Bengala

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Re: Antenas sobre PCB
« Respuesta #12 en: 17 de Diciembre de 2008, 18:30:08 »
La verdad que asi da gusto, ir adquiriendo conocimientos jejeje ¿Algun libro o similar para ir aprendiendo?. Los apuntes que he conseguido de teleco se me quedan un poco grandes si todavia no se las cosas basicas o anteriores  :D. Muchas gracias.

Saludos de antonio

Desconectado sycho

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Re: Antenas sobre PCB
« Respuesta #13 en: 22 de Diciembre de 2008, 11:37:21 »
La verdad es que es un campo muy complejo, pero también tremendamente interesante (al menos para mi).
Es dificil recomendar literatura sin saber que conocimientos previos teneis, sobre todo de electromagnetismo.
El libro de antenas por excelencia es el Krauss, pero hay literatura mucho más comprensible y amena. Mirad por ejemplo los handbooks de la ARRL. Si vuestro interés es las antenas impresas (empezais por lo más complicado) os recomiendo mirar primero la teoria de lineas de transmisión y guias de ondas.
Al final es inevitable encontraros con un montón de feas ecuaciones, pero es algo por lo que hay que pasar. Un buen libro de electromagnetismo desde el punto de vista físico tampoco viene mal.
Podeis encontrar algo más de información en www.microwaves101.com y en algunos (pocos) foros especializados.

Dicen que el diseño de una pcb de rf de alta frecuencia es de lo más complicado que puede afrontar uno en el ámbito del diseño electrónico, por algo será!

Siento no poder ayudaros más.

Saludos

Desconectado Kid_Bengala

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Re: Antenas sobre PCB
« Respuesta #14 en: 30 de Diciembre de 2008, 15:20:18 »
A mi siempre me han interasado las comunicaciones inalambricas y similar, si que me gustaria aprender a diseñar antenas y quizas algun dia me ponga a ello, pero por el momento otro temas ocupan mi tiempo jejeeje.

Muchas gracias por la informacion, ya le he echado un buen vistazo y es bastante interesante, pero para un novato como yo, se me queda un poco grande de momento jejeje.

Yo para mis proyectos tengo pensado incluir las antenas en encapsulado pero me gustaria saber como atenuar la distancia o cambiar la amplitud de la señal, por eso habia preguntado el tema del condensador ajustable, porque supongo que al ser una antena seria igual el montaje de este.

Vamos, lo que yo quiero hacer mas o menos es que en vez de alcanzarme 80 metros, me alcance solo 20 por ejemplo con una amplitud de 90º a esos 20 metros (esto supongo que seria en la caja que lo aloje, haciendola mas direccionable).

saludos de antonio


 

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