2.4G射频模块pcb天线设计问题
本人之前没有接触过射频，由于需要要做一个Zigbee的2.4G的射频模块，在这个过程中，有几个问题不太理解(当然基础的知识已经了解过了)，希望网友帮忙：1.首先射频的中阻抗匹配问题已经注意 ，传输线使用polar计算过
2.根据ti提供的参考设计打了一次样，效果不太好，正常传输距离在10m多一点，如果穿一堵墙信号损耗非常严重
3.ti的cc2530的设计中有一个巴伦电路，平衡转不平衡，不知道这个巴伦是不是实现了阻抗的转换，因为电路后面在参考设计中也没有额外的匹配电路，不知道这个是不是理解正确，另外电路中电容电感的参数是否要修改
4.天线使用的是ti的倒F天线模型，不知道天线的性能怎么样，ti社区中ti员工的回答是参考设计性能已经非常好，值得借鉴，但是自己完全拷贝制作出来的性能又不太好，不知道怎么结果。
希望各位网友帮助~~ 一般这样的，建议拷贝原厂的设计，性能和你的器件，PCB板材，阻抗匹配有关系的，需要去具体分析 yongjia 发表于 2013-7-29 14:14
一般这样的，建议拷贝原厂的设计，性能和你的器件，PCB板材，阻抗匹配有关系的，需要去具体分析 ...
好吧，可以针对上面的问题科普下，谢谢﹌ 我们这边有专门做RF2.4G方案的，楼主有兴趣的话可以了解一下~ yzbert 发表于 2013-7-29 16:42 static/image/common/back.gif
我们这边有专门做RF2.4G方案的，楼主有兴趣的话可以了解一下~
恩，很想了解下~~
1.首先射频的中阻抗匹配问题已经注意 ，传输线使用polar计算过
是双面板还是四层板呢？如果四层。要隔层参考，这样可以使射频线的线宽能LAY得宽一些，以减小传输线上的LOSS.双面板用共面模型算。
2.根据ti提供的参考设计打了一次样，效果不太好，正常传输距离在10m多一点，如果穿一堵墙信号损耗非常严重
把天线先干掉，用同轴电缆直接把出来的RF信号传导进频谱仪里边看出来到底有多少DBm. 再作下一步打算。
有可能是匹配没有做好。如果匹配做好了有可能是元件或传输线损耗太大。再RF部分元件一定要用射频容感。首推村田射频系列。
另外晶振频偏太多距离也不好。我们的2.4G的产品频偏严格控制在2.4G+_50KHZ之间。晶振使用10PPM的。另外。不同的厂商的晶振甚至不同批次的，负载电容都不一定一样。要实验来调负载电容。得出最正的频率。
3.ti的cc2530的设计中有一个巴伦电路，平衡转不平衡，不知道这个巴伦是不是实现了阻抗的转换，因为电路后面在参考设计中也没有额外的匹配电路，不知道这个是不是理解正确，另外电路中电容电感的参数是否要修改
巴伦是平衡转不平衡，说白了就是把差分信号转成单端信号，同时也实现了阻抗的转换。天线之前我都会加MATCHING电路的空位，这样出了问题也能补救。 目前还不懂巴伦的设计和修改。不敢评论。。。
4.天线使用的是ti的倒F天线模型，不知道天线的性能怎么样，ti社区中ti员工的回答是参考设计性能已经非常好，值得借鉴，但是自己完全拷贝制作出来的性能又不太好，不知道怎么结果。
希望各位网友帮助~~
没用过TI的倒F。但是我看到过TI官方关于这些天线的测试报告。效果都粉不错。你可以去TI官网搜索“ANTENNA”一搜即知。 yzbert 发表于 2013-7-29 16:42 static/image/common/back.gif
我们这边有专门做RF2.4G方案的，楼主有兴趣的话可以了解一下~
你好，你们是射频发射的，还是天线的呢，最近也有一个天线距离好近，这个问题搞不定哦 6楼的说明很有收获。我一直觉阻抗控制4层比2层好，看米未必。 divineliu 发表于 2013-7-29 19:20 static/image/common/back.gif
6楼的说明很有收获。我一直觉阻抗控制4层比2层好，看米未必。
四层比二层阻抗控制要好控制得多哦。 只是射频由于要LAY宽一些，又要阻抗控制。所以把射频走线正下方的铜（第二层）挖空即可。这样参考层可以参考第三层。即RF信号返回路径为第三层。射频线路下边的二三层挖掉。留BOTT层作参考理论上可行。但射频线宽可能会很宽。{:3_45:} chensi007 发表于 2013-7-29 18:46 static/image/common/back.gif
1.首先射频的中阻抗匹配问题已经注意 ，传输线使用polar计算过
是双面板还是四层板呢？如果四层。要隔层参 ...
谢谢你的回答，感觉很有帮助啊，其实主要是调试环节：2 打算接下来按照你说的做，先测一下电路出来的信号强度，只是这个怎么看出来是不是已经匹配好，然后就是频偏的问题，这个应该是内部 pll倍频产生2.4G的信号的吧，还是我理解错了。。3.对于巴伦电路也就是说要按照参考设计来呗，然后根据测量效果自己额外添加匹配电路。 楼主稍等，我给你个ti的天线，等会回去用电脑传上来。
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2.根据ti提供的参考设计打了一次样，效果不太好，正常传输距离在10m多一点，如果穿一堵墙信号损耗非常严重
元件的摆放位置和元件的封装跟参考设计一致吗？
电容跟电感是不是选用跟参考设计一个精度级别的？我的经验是绕线电感比层叠电感的效果要好。
xingyuezh 发表于 2013-7-29 20:06 static/image/common/back.gif
谢谢你的回答，感觉很有帮助啊，其实主要是调试环节：2 打算接下来按照你说的做，先测一下电路出来的信号 ...
2 打算接下来按照你说的做，先测一下电路出来的信号强度，只是这个怎么看出来是不是已经匹配好，
建议你分别测试两种板子的信号强度作对比，假如信号差不多，而效果不行的话，那就是天线部分没匹配好。假如信号强度差很远的话，那就是天线之前部分的匹配问题。
然后就是频偏的问题，这个应该是内部 pll倍频产生2.4G的信号的吧，还是我理解错了。。
2.4GHZ载波信号是由时钟经PLL倍频产生。建议选10PPM的晶振试试。至于频偏，你可以用频谱仪观察。
3.对于巴伦电路也就是说要按照参考设计来呗，然后根据测量效果自己额外添加匹配电路。
要严格按照参考设计来，自己调的话也动不了多少东西的。 andy2003hunan 发表于 2013-7-29 22:42
2.根据ti提供的参考设计打了一次样，效果不太好，正常传输距离在10m多一点，如果穿一堵墙信号损耗非常严 ...
是的，完全拷贝参考设计。元器件好像ti提示使用村田的，电感型号也是绕线的 xingyuezh 发表于 2013-7-29 22:54 static/image/common/back.gif
是的，完全拷贝参考设计。元器件好像ti提示使用村田的，电感型号也是绕线的 ...
TI的参考设计有个BOM单的，各器件规格，厂家都有描述 本帖最后由 yeutay 于 2013-7-30 18:16 编辑
3.ti的cc2530的设计中有一个巴伦电路 ２５頁----------------我算了一下也仿真了，只改电感：
接地的电感L252由２ｎＨ改为ˇ3.9nH,次佳为3.3nH;
串联的电感L261由２ｎＨ改为3.3nH,次佳为 3.9nH;
串联的电容C252改为 0.75pF,次佳为 1pF ;
三者分別試验。
修改原因:設定 接地的元件引線0nH ,每个串联元件引線0.5nH,以及电容內含串联的电感0.9nH和串联的电阻0.2歐姆,以此進行优化,fr=2.44GHz。
andy2003hunan 发表于 2013-7-29 23:03
TI的参考设计有个BOM单的，各器件规格，厂家都有描述
谢谢。BOM描述非常详细的 yeutay 发表于 2013-7-29 23:36
3.ti的cc2530的设计中有一个巴伦电路 ２５頁----------------我算了一下也仿真了，只改电感： ...
好的，谢谢。对于如何计算的比较感兴趣。个人理解串联电容是抵消芯片差分阻抗中电抗的分量，我计算的是4.7nh，而后面巴伦中电感是3.9nh，但是用ADS仿真建模不太会，所以不知道对不对 yeutay 发表于 2013-7-29 23:36 static/image/common/back.gif
3.ti的cc2530的设计中有一个巴伦电路 ２５頁----------------我算了一下也仿真了，只改电感： ...
非常感谢。 在CC2530的手册的电路中是没有匹配电路的，也就是巴伦实现了匹配的作用，那C254起什么作用？ andy2003hunan 发表于 2013-7-29 22:48 static/image/common/back.gif
2 打算接下来按照你说的做，先测一下电路出来的信号强度，只是这个怎么看出来是不是已经匹配好，
建议 ...
好，你说的两个板子是指和 Ti的评估板对比吗？在一个就是不知道是不是用过倒F模型，是不是ti的2430的参考设计中的天线模型就行，ti两个官方提供的天线尺寸不一样、、、、、
同样想学习一下天线的设计方法以及步骤 本帖最后由 yeutay 于 2013-7-31 23:17 编辑
xingyuezh 发表于 2013-7-31 13:02 static/image/common/back.gif
非常感谢。 在CC2530的手册的电路中是没有匹配电路的，也就是巴伦实现了匹配的作用，那C254起什么作用？ ...
你是指2.2pF,它是匹配的一部分。Zout=69-j294.5pF容抗0.5 x j29,18pF具隔直也是匹配用途几乎抵消Zout里的 -j29。兩个电感計算约为4.6n及4.9n
兩个电容計算约为 1.01pF,最终代入标称值仿真取值,注意在2.4GHz时电感量比标称值增加,例如TKD电感标称值3.9nH在2.4GHz变成 4.1nH而3.3nH以下沒变高。
yeutay 发表于 2013-7-31 18:12 static/image/common/back.gif
你是指2.2pF,它是匹配的一部分。
非常感谢你的帮助。我还是要关心下前面4.5p是如何得到的，如何是电抗的话感觉不太对，还有18p的作用，还是说根据仿真确实需要这些。
最后在厚颜下不知道yeutay有没有用过比较好的倒F模型，非常感谢。 最近测试了打样的板子，真心不行，使用smartRF进行测试，灵敏度大概在-70dbm，接下来难道真要搞天线了吗？？求帮助啊 我做了一次PCB板载的天线，后来就放弃了，balun可以通过计算得出来，我用ADS仿真 yeutay 发表于 2013-7-31 18:12
你是指2.2pF,它是匹配的一部分。Zout=69-j294.5pF容抗0.5 x j29,18pF具隔直也是匹配用途几乎抵消Zout ...
请问用的是什么仿真软件？可否共享一下{:handshake:} zhoujustin108 发表于 2013-12-23 11:32
我做了一次PCB板载的天线，后来就放弃了，balun可以通过计算得出来，我用ADS仿真 ...
是的，我用ADS仿真过了，但是还是没有yeutay介绍的详细。你为什么放弃了啊 按照TI的设计测了倒F的天线，加PA 2591才做了5米，效果很差 没有频谱仪，我做了好多次才达到满意的效果。7DB天线不带PA室外可视能有200多米。
本帖最后由 xingyuezh 于 2013-12-25 15:25 编辑
rtems 发表于 2013-12-24 10:25
没有频谱仪，我做了好多次才达到满意的效果。7DB天线不带PA室外可视能有200多米。
...
那每次是如何调整的呢，不能盲目的调整吧？
那说的能调到100m是不带PA的吗？这也太夸张了，电感是按照BON买的，可能货不好，其他的都是按照标准做的，但是用smartRF测试也只有-60dbm。 xingyuezh 发表于 2013-12-24 17:48
那每次是如何调整的呢，不能盲目的调整吧？
只能是保证PCB和TI的尽量一致，器件的指标一致或者不低于参考设计。天线的匹配是要试了。 my_avr 发表于 2013-12-23 12:00
请问用的是什么仿真软件？可否共享一下
我沒有什么仿真软件,只有99se及LTspice。 rtems 发表于 2013-12-24 20:20
只能是保证PCB和TI的尽量一致，器件的指标一致或者不低于参考设计。天线的匹配是要试了。 ...
恩。我按照TI的参考设计的倒F天线试的，效果不理想，其他的就不知道试什么了。 xingyuezh 发表于 2013-12-25 09:48
恩。我按照TI的参考设计的倒F天线试的，效果不理想，其他的就不知道试什么了。 ...
最大可能是PCB或者电感，你的2nH那个高频电感确定买的是对的？那个倒F天线我试过，比7DB的差，和3DB的差不多的。100多米肯定有。当然我是直接导入的DXF做的，形状绝对不差。
对了，我当初调试从40米开始，到80米，100多米，到现在的200多米，路漫漫啊{:lol:} 阻容匹配和布线很重要！之前做过RFID的，感觉这一块很重要！ rtems 发表于 2013-12-25 10:21
对了，我当初调试从40米开始，到80米，100多米，到现在的200多米，路漫漫啊 ...
不知道有没有陶瓷天线推荐，适用于2.4G的zigbee，谢谢。 xingyuezh 发表于 2014-1-4 18:28
不知道有没有陶瓷天线推荐，适用于2.4G的zigbee，谢谢。
没有，我用的是带吸盘的那种 rtems 发表于 2014-1-4 18:42
没有，我用的是带吸盘的那种
恩，谢谢。我想试试那种贴片的陶瓷天线，好像也不贵，体积也比较小。 路过，学习了。。。。。。{:victory:}{:victory:} 板厚。
。 xingyuezh 发表于 2014-1-4 19:27
恩，谢谢。我想试试那种贴片的陶瓷天线，好像也不贵，体积也比较小。
那种效果要差，当然体积很小。
rtems 发表于 2014-1-4 20:23
那种效果要差，当然体积很小。
但是看介绍好像是要比印制天线好呀。当然本质上是一样的，为什么会差呢？谢谢。 xingyuezh 发表于 2014-1-4 20:32
但是看介绍好像是要比印制天线好呀。当然本质上是一样的，为什么会差呢？谢谢。 ...
增益和PCB天线差不多吧，好的PCB好像也能到3DB左右，具体的参数你看看手册。而且这类天线就不能用金属外壳了。 rtems 发表于 2014-1-4 21:04
增益和PCB天线差不多吧，好的PCB好像也能到3DB左右，具体的参数你看看手册。而且这类天线就不能用金属外 ...
恩。谢谢。回头先入手搞一下，看看实际情况。主要是没有设备和知识调试pcb天线，都尝试一下。 碰到问题再来讨论。 xingyuezh 发表于 2014-1-4 21:06
恩。谢谢。回头先入手搞一下，看看实际情况。主要是没有设备和知识调试pcb天线，都尝试一下。 碰到问题再 ...
可以参考TP702N路由器天线设计。也是2.4G，覆盖范围接收灵敏度都很不错 MARK。。。。。。。。。 请问 可否共享一下ti提供的参考呢 谢谢啦 zhangtown 发表于 2014-2-19 09:30
请问 可否共享一下ti提供的参考呢 谢谢啦
这是ti的带91的参考设计，使用了传输线匹配网络 rtems 发表于 2014-1-4 21:04
增益和PCB天线差不多吧，好的PCB好像也能到3DB左右，具体的参数你看看手册。而且这类天线就不能用金属外 ...
调整流程是不是这样：使用频谱仪看看有多少信号出来进入到天线，然后使用simth圆图设计匹配网络，不知道推荐使用什么匹配网路比较好。现在我可以确定天线的性能还是不错的，只需要调整前面的，期望指导下，另外电感和电容要用村田的，是要买样品包吗？（好像电感更重要一点是不是呢） xingyuezh 发表于 2014-2-19 20:06
调整流程是不是这样：使用频谱仪看看有多少信号出来进入到天线，然后使用simth圆图设计匹配网络，不知道 ...
有频谱仪当然爽了，看看频点是不是偏了。俺是穷人，自己摸索的。电感非常非常重要。我从Mouser直接买的。
rtems 发表于 2014-2-20 18:11
有频谱仪当然爽了，看看频点是不是偏了。俺是穷人，自己摸索的。电感非常非常重要。我从Mouser直接买的。 ...
那也太不容易了。摸索的话略困难，巴伦电路不能调整吧，只能额外的添加匹配电路，太困难了。 巴伦参数可以调的 rtems 发表于 2014-2-20 23:48
巴伦参数可以调的
哦。有精力的话可以写写经验。。。 学习了，最近想弄ST的方案。 这些后期都要调节匹配的，可以请有网络分析仪的帮忙调节 crazy_stone 发表于 2014-2-21 09:22
这些后期都要调节匹配的，可以请有网络分析仪的帮忙调节
是的，因为之前没有做过，最近也学习了下。确实需要网络分析仪，这样事半功倍，而且使用软件可以直接得到匹配的元件参数。 crazy_stone 发表于 2014-2-21 09:22
这些后期都要调节匹配的，可以请有网络分析仪的帮忙调节
设计匹配电路时有个疑问，对于zigbee这种电路，使用L，T，或π型3种匹配形式有什么区别吗？ xingyuezh 发表于 2014-2-22 09:49
设计匹配电路时有个疑问，对于zigbee这种电路，使用L，T，或π型3种匹配形式有什么区别吗？ ...
我觉得还是先从元器件下手，保证元件质量，和型号。 MARK!!!!!! 学习了，最近公司在研究天线问题，被搞死 学习啦有没有大侠 搞下扫盲教程呀 拿射频仪器实测一下最直观 拿射频仪器实测一下最直观 a627236799 发表于 2014-3-3 11:47
学习啦有没有大侠 搞下扫盲教程呀
是呀，有个扫盲贴就比较好了。论坛在通信方面好像比较少呢。。。 chensi007 发表于 2013-7-29 18:46
1.首先射频的中阻抗匹配问题已经注意 ，传输线使用polar计算过
是双面板还是四层板呢？如果四层。要隔层参 ...
你好，如果信号输出时4.5dbm，信号在进入天线前接入频谱仪，测量得到强度在0.5dbm左右，不知道这个是不是合理，谢谢~ mark!!!!!!!!!! crazy_stone 发表于 2014-2-21 09:22
这些后期都要调节匹配的，可以请有网络分析仪的帮忙调节
调整匹配应该也是有插损的吧，这个插损在多少时可以认为是合理的呢，现在用频谱仪测量4.5dbm输出时有0.5dbm的输出，不知道是否合理。 这个帖子值得阅读，有同样的困惑~~~ rtems 发表于 2013-12-25 10:21
对了，我当初调试从40米开始，到80米，100多米，到现在的200多米，路漫漫啊 ...
请问模块输出最大增益石多少啊，我这边的是cc2540最大增益是0dbm,请问在不要运放的情况下理论可以达到多大的距离啊，还要，如果要稳定传输100m的距离，大概要多到的运放啊？对天线不是很了解，希望科普下 liupeng08305 发表于 2014-5-5 09:49
请问模块输出最大增益石多少啊，我这边的是cc2540最大增益是0dbm,请问在不要运放的情况下理论可以达到多 ...
你写的是CC2540？
CC2530最大输出好像是3dB还是多少记不清了，默认不到最大，软件里面要设置一下。然后就是不加功放，外面巴伦电路直接天线我最后做到200多米，户外可视。
好复杂，必须MARK yeutay 发表于 2013-7-29 23:36
3.ti的cc2530的设计中有一个巴伦电路 ２５頁----------------我算了一下也仿真了，只改电感： ...
这个怎么仿真的吗？ 110011019 发表于 2014-7-27 13:31
这个怎么仿真的吗？
看我在22樓的內容,把差動輸出轉成兩路後分別阻抗匹配。 必须MARK，可能以后要用
你用什么仿真软件的 2.4G天线设计，mark mark!{:lol:} {:sweat:}我这里就只有个示波器，岂不是什么都搞不了 kgsz 发表于 2014-11-12 14:57
我这里就只有个示波器，岂不是什么都搞不了
仿照先画一版试试，打样出来看下效果，实在不行我打算用陶瓷天线了，不知道那个效果如何！ {:sad:} 我买了弹簧天线，效果还没有我直接焊接的长9CM的导线效果好！ kgsz 发表于 2014-11-18 17:10
我买了弹簧天线，效果还没有我直接焊接的长9CM的导线效果好！
你这个。。。我也不知道，请大神分析一下吧 我最近搞的一个，倒F天线的只有30m，楼主可以吧TI的参考设计带清单的连接发一下吗 dairoc 发表于 2014-11-21 11:29
我最近搞的一个，倒F天线的只有30m，楼主可以吧TI的参考设计带清单的连接发一下吗 ...
我当时只找到这个，貌似30m已经不错了啊，你可以请教楼上的几位专业人士。 xingyuezh 发表于 2014-11-21 13:58
我当时只找到这个，貌似30m已经不错了啊，你可以请教楼上的几位专业人士。 ...
我做的是班上的PCB天线，不知道楼上的几位是不是？换了一根外置天线30mm的，距离到80m距离200米还差了一大截啊~~ Mark，上来多学学啦 重新mark，谢谢楼主! Mark，收藏+学习。 xingyuezh 发表于 2014-11-21 13:58
我当时只找到这个，貌似30m已经不错了啊，你可以请教楼上的几位专业人士。 ...
楼主这块学的怎么样啦？能否写点经验给我们这种新手呢？ 板载天线确实不好调试，之前我也搞过。没有实验条件，只能完全参考别人的 CC2530 我也正准备用 PCB天线确实是个又重要又困难的地方 我射频知识还不够丰富 在这贴里学了不少概念 不错 学习了，估计要做射频了、、、 手头有频谱仪，直接用线将频谱仪和天线前端连接吗 纯技术贴，刚好在搞这个，谢过各位 不错，很好的入门资料。
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