¿Esta antena de GSM de rastreo de PCB se verá afectada por EMI?

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Estoy diseñando una PCB en la que hay 3 módulos GSM SIM800 que comparten una antena externa (comercial). La antena externa se conecta a la PCB a través de un conector de antena, y desde ese conector, la señal de la antena se "comparte" a través de trazas de PCB que se ejecutan en el puerto GSM_ANT de los módulos GSM (consulte la foto)

La razón por la que prefiero este diseño es que es barato y conveniente. Pero sin un conocimiento profundo del diseño de antenas y EMI, mi pregunta es: ¿Podría ser este un mal diseño? ¿O debería haber escenarios en los que este diseño no funcione de manera confiable?

Solo para proporcionar más información, la PCB se alojará dentro de una caja de acero, y su fuente de alimentación principal es un adaptador de CA-CC (buena marca) que ya está sellado para EMI. El adaptador también está dentro de la carcasa de acero. El gabinete de acero se desplegará en un área residencial donde no hay grandes maquinarias alrededor.

Gracias de antemano! Dave

ACTUALIZACIONES:

Siguiendoalgunasdesusrespuestas,actualizolapreguntadelasiguientemanera:Acontinuaciónsemuestraeldiseñoantiguo,queutiliza3conectoresdeantenaseparadosparalos3módulosGSM.Sinembargo,estos3cablesdeantenasecombinan(sesueldan)enuno(consello)fueradelaPCByvanalaantenaexterna.

Sesuponequelos3módulosGSMenvíanlaseñaldeunoenuno.

Esteantiguodiseñohasidoprobadoyfuncionado(aunquesospechoquelaintensidaddelaseñalesdeaproximadamente8/10deloquedeberíaser,losuficientementebuenoparalaaplicación)

    
pregunta Dave

7 respuestas

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Creo que una forma más razonable sería utilizar un divisor de tres vías externo y el diseño antiguo para conectar sus tres Módulos GSM a una antena.

Parece que no tienes los conocimientos para hacer diseños de RF PCB (no te pegue, yo tampoco), por lo que sería más seguro usar un dispositivo externo que "Simplemente funciona".

Divisor de tres vías:

Esposiblequeeldiseñoanteriorhayasidomásavanzadodeloquepiensa:laslongitudescorrectasdecoaxialunidascorrectamentepuedenformarundivisordeRF. Consulte "Divisor de potencia de Wilkinson" en la página del divisor de potencia de Wikipedia. Para el ojo no informado, esto parecería que alguien acaba de atacar Un montón de cables coaxiales en paralelo y esperaban lo mejor, cuando en realidad las longitudes y las conexiones se seleccionaron cuidadosamente para hacer un divisor adecuado que aísle las tres fuentes entre sí.

Divisor de Wilkinson:

Tambiénpuedehacerun divisor de Wilkinson en su placa de circuito, aunque puede tomar demasiado espacio.

Divisor de microstrip Wilkinson:

    
respondido por el JRE
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Aparte de los problemas de EMI, me cuesta creer que esto funcionará. ¿Hay un diseño de referencia disponible para algo similar? Por lo que supongo (no soy un especialista en antenas):

  • Controladores múltiples para una antena
  • No hay una red coincidente (al menos ninguna que se pueda usar si es necesario)
  • Su línea de antena no tiene una referencia sólida pero hay rastros en el otro lado.
  • Si se trata de una placa de dos capas, no creo que su rastro sea una impedancia de 50 ohmios
  • Los dos conectores en el centro se parecen a Ethernet. Por lo tanto, probablemente sea metal, directamente sobre tu línea de señal.
  • Si quita dos de SIM800, tendrá líneas de código auxiliar locas por todas partes, sin ninguna terminación.
respondido por el Tom L.
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A riesgo de dar una recomendación de producto, es posible que desee ver un IC de divisor / combinador de potencia de RF de alguien como mini circuitos. Divisores de mini circuitos

Esto le permitirá combinar las 3 salidas (y dividir la señal de retorno) en la PCB sin los desajustes de impedancia y otros desagradables causados por su diseño actual.

    
respondido por el Andrew
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A se ha mencionado anteriormente, esta es una forma "interesante" de combinar las señales. Ciertamente no es bueno, pero realmente creo que estás preguntando si es peor que tu antigua solución de paralizar el engaño.

Con el cable coaxial, tiene un circuito más simétrico (cada ruta de RF es similar y tiene las mismas conexiones parásitas). También tiene una línea de transmisión más larga que proporciona un indicio de aislamiento del punto de unión (quizás solo 0.1-0.2 dB, pero va en ambos sentidos, por lo que no es nada). Siento que este diseño es inferior, pero no puedo cuantificarlo. Por ejemplo, estarás enviando más potencia de transmisión directamente a los otros dos módulos (pero necesitan aislamiento para su propia Tx, por lo que esto debería estar bien).

Me sentiría tentado a tratar de presentar esto como una estrella, y experimentar con resistencias en serie para mejorar el emparejamiento (tiene ciertas pérdidas aquí, pero también un mejor emparejamiento, por lo que en general será mejor) La falta de coincidencia de la antena en los módulos podría afectar la afinación de los filtros, etc. Creo que alrededor de 25 \ $ \ Omega \ $ debería ser correcto.

Claramente, esta es la opción barata y fea, un divisor de baja pérdida adecuado sería mejor.

    
respondido por el Sean Houlihane
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Este es un bodegue de horiblle (ya sea implementado en coaxial o en PCB).

En primer lugar, las interconexiones directas crearán desajustes de impedancia de horiblle que reducirán la integridad de la señal. Algunos transmisores de RF de alta potencia pueden incluso dañarse por las reflexiones de la señal.

En segundo lugar, cada vez que un módulo transmita una fracción subestacional de la potencia de transmisión, se enviará a los otros módulos. Esto puede cegar los módulos a las señales entrantes o, en casos extremos, incluso dañarlos.

Un divisor adecuado de impedancia adaptada es una mejor solución, pero los reflejos del divisor y la antena pueden causar problemas, ya que las coincidencias de impedancia rara vez son exactas.     

respondido por el Peter Green
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Primero que nada: todos los combinadores de las otras respuestas solo pueden funcionar en una sola banda. No puede utilizar el mismo combinador para GSM900 que para GSM1900. Eso es físicamente imposible.

El hecho de que los dispositivos GSM puedan usar la misma antena para transmitir y recibir se debe al hecho de que el enlace descendente en GSM está en diferentes frecuencias, por lo que puede usar un dispositivo selectivo de frecuencia, llamado < em> diplexer para evitar que la señal de TX entre en el receptor (y lo destruya).

Ahora, la forma en que funciona un diplexor es que básicamente tiene al menos un filtro en la rama RX que bloquea las frecuencias de enlace ascendente y solo permite el enlace descendente. Junto con el mismo principio y un divisor, la rama de TX está conectada a la antena. Dado que se trata de una tecnología de microondas muy eficiente en costo, espacio y energía, los dos filtros y el divisor se combinan básicamente en un solo dispositivo.

El problema con eso es que es muy difícil lograr la perfecta coincidencia de impedancia en RX y TX al mismo tiempo en todas las bandas de frecuencia en las que GSM existe (800,900,1800,1900, ...).

Dado que la recepción exitosa es más importante que la transmisión a una eficiencia perfecta, generalmente se acepta una falta de coincidencia de la impedancia de la rama de TX en comparación con la impedancia nominal de la antena. En el caso de un solo transmisor por antena, está bien.

Esto significa que un poco de la energía de TX se refleja de nuevo en el amplificador de TX en el caso de una única antena.

Ahora, imagina que tienes dos emisores de TXing A y B conectados a un splitter. Por cierto, un poco de la energía del transmisor A se reflejará nuevamente en A en el diplexor, el resto que realmente ingresa en el divisor inevitablemente será visto al menos parcialmente por el diplexor de B, donde se reflejará parcialmente hacia atrás, y por cierto todos los acopladores de directivas funcionan, interfieren destructivamente con la señal de A en el puerto de la antena.

Entonces, necesitaría construir tres diplexores, uno para cada módulo GSM, construir una red de adaptación de impedancia para los TXes, un divisor de tres vías (o, mientras está en ello y haber seleccionado la señal de RX De todos modos, agregue un LNA) para RX, y luego tendría un sistema verdaderamente mejor.

    
respondido por el Marcus Müller
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¿Cómo pretendes usarlo? ¿Desea utilizar tres módulos SIM800 al mismo tiempo con una antena? Esto no funcionará. En primer lugar, debido a la división de impedancia. En segundo lugar, la salida de los módulos se afectará entre sí, lo que interrumpirá la comunicación. Solo agregue dos conexiones adicionales para las antenas. Recuerde que la traza de la antena debe ser lo más corta posible.

¿Es consciente del hecho de que con una antena en un PCB necesita certificar su dispositivo?

Un consejo: añada un blindaje alrededor de la traza de la antena. Google - > A través del blindaje.

    
respondido por el zdun8

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